Formation analyse des performances Rust

Leçon 1 • Gestion des erreurs et flux de contrôle

Enseigne Result, Option et l'opérateur ? pour une propagation explicite des erreurs. Relie une gestion fiable des erreurs au comportement observable du serveur sous charge.

Leçon 2 • Types, traits et génériques

Présente le système de types de Rust, le polymorphisme basé sur les traits et la monomorphisation. Montre comment les abstractions à coût zéro sont réalisées à la compilation.

Leçon 3 • Possession, emprunt et durées de vie

Couvre le modèle mémoire central de Rust : transfert de possession, emprunts partagés vs. exclusifs et annotations de durée de vie. Établit les garanties de sécurité qui sous-tendent tout le travail de performance ultérieur.

Leçon 1 • Threads et concurrence à état partagé

Couvre le lancement de threads, Arc, Mutex et RwLock pour un état partagé sûr. Établit le modèle de concurrence de base avant d'introduire les abstractions asynchrones.

Leçon 2 • Fonctionnement interne de l'exécuteur Tokio

Examine l'ordonnanceur de vol de travail de Tokio, le lancement de tâches et le pilote d'E/S. Fournit les connaissances nécessaires de l'exécuteur pour interpréter les données de profilage des serveurs asynchrones.

Leçon 3 • Passage de messages avec les canaux

Enseigne mpsc et les canaux limités comme alternative à l'état partagé. Relie les choix de conception des canaux aux compromis entre latence et débit dans les pipelines serveur.

Leçon 4 • Schémas de synchronisation sous charge

Analyse la contention sur les verrous et les canaux à haute concurrence et introduit des alternatives sans verrou. Prépare directement les étudiants à identifier les goulots d'étranglement de synchronisation.

Leçon 1 • Allocation sur la pile vs. sur le tas

Compare les coûts d'allocation sur la pile et sur le tas et explique quand chacun se produit en Rust. Ancre le travail de profilage ultérieur dans des mécanismes d'allocation concrets.

Leçon 2 • Collections et schémas d'allocation

Analyse les stratégies de croissance de Vec, HashMap et String et leurs implications en matière d'allocation. Enseigne les techniques de pré-allocation et de mise en pool pour réduire les pauses équivalentes au GC.

Leçon 3 • Disposition des structures et remplissage

Enseigne l'ordre des champs, les règles d'alignement et les attributs repr qui contrôlent la disposition des structures. Montre comment les choix de disposition affectent l'utilisation des lignes de cache et la préparation au SIMD.

Leçon 1 • Évaluation comparative avec Criterion

Couvre l'évaluation comparative statistique avec Criterion : configuration, mesure et détection de régression. Établit la discipline de mesure de base requise avant toute optimisation.

Leçon 2 • Collecte de métriques et tableaux de bord

Couvre les types de métriques compteur, jauge et histogramme en utilisant la crate metrics et l'exportation Prometheus. Permet une visibilité continue de la performance dans des environnements proches de la production.

Leçon 3 • Profilage CPU avec perf et les flamegraphs

Enseigne le profilage CPU par échantillonnage avec perf et la visualisation par flamegraph. Relie l'identification des fonctions chaudes à des décisions d'optimisation ciblées.

Leçon 4 • Profilage du tas et détection de fuites

Utilise heaptrack et Valgrind Massif pour suivre la fréquence d'allocation et la mémoire maximale. Identifie les points chauds d'allocation qui dégradent le débit du serveur sous charge soutenue.

Leçon 1 • Coût des appels système et mise en tampon

Quantifie le coût des appels système read/write et démontre les stratégies d'E/S tamponnées. Établit pourquoi la minimisation de la fréquence des appels système est essentielle pour les serveurs à haut débit.

Leçon 2 • Surcharge de performance TLS

Analyse le coût de la négociation TLS, la reprise de session et la sélection de suites de chiffrement avec rustls. Quantifie l'impact sur la performance du chiffrement et identifie les stratégies d'atténuation.

Leçon 3 • E/S asynchrones avec Tokio et io_uring

Compare les E/S asynchrones basées sur epoll avec les files de soumission io_uring pour réduire le coût des appels système. Montre comment sélectionner et configurer le backend d'E/S pour les charges de travail cibles.

Leçon 4 • Techniques de copie zéro

Enseigne le partage de tampons basé sur sendfile, splice et Bytes pour éliminer les copies de données inutiles. Réduit directement l'utilisation du CPU et la bande passante mémoire dans les charges de travail de service de fichiers et de proxy.

Leçon 1 • Efficacité du cache et localité des données

Enseigne la connaissance de la hiérarchie du cache, le préchargement et la disposition des structures de données pour un accès respectueux du cache. Démontre des gains de débit mesurables grâce à une meilleure localité spatiale et temporelle.

Leçon 2 • SIMD et vectorisation en Rust

Introduces portable SIMD via std::simd and target-specific intrinsics for data-parallel operations. Applies vectorization to parsing, hashing, and serialization hot paths.

Leçon 3 • Indicateurs d'optimisation du compilateur et LTO

Explique les paramètres opt-level, codegen-units et les optimisations au moment de la liaison dans les profils Cargo. Montre comment chaque indicateur affecte la taille du binaire, le temps de compilation et la performance à l'exécution.

Leçon 4 • Inlining, dévirtualisation et PGO

Contrôle l'inlining avec des attributs, élimine la répartition dynamique et applique l'optimisation guidée par profilage. Démontre comment chaque technique réduit le nombre d'instructions dans les boucles serveur serrées.

Leçon 1 • Test de charge et planification de capacité

Utilise wrk, drill et Grafana k6 pour générer de la charge et identifier les points de saturation. Traduit les résultats des tests de charge en décisions de planification de capacité et en priorités d'optimisation.

Leçon 2 • Performance du routeur et des extracteurs d'Axum

Profile l'arbre de routage d'Axum, la chaîne d'extracteurs et la surcharge d'injection d'état. Enseigne des schémas pour minimiser les allocations par requête et le calcul des extracteurs.

Leçon 3 • Fonctionnement interne du pipeline Hyper et HTTP/1.1

Examine le cycle de vie des connexions Hyper, l'analyse des requêtes et les chemins d'écriture des réponses. Identifie la surcharge au niveau du framework qui peut être réduite par la configuration et un intergiciel personnalisé.

Leçon 4 • Réglage de la sérialisation et de la désérialisation

Évalue les performances de serde_json, simd-json et rkyv pour les charges utiles des requêtes et des réponses. Sélectionne la stratégie de sérialisation appropriée en fonction de la taille de la charge utile et des exigences de latence.

Leçon 1 • Réglage des requêtes et des pools de connexions de base de données

Analyse l'exécution des requêtes sqlx et diesel, le dimensionnement du pool de connexions et la mise en cache des instructions préparées. Réduit les pics de latence induits par la base de données qui dominent le temps de réponse du serveur.

Leçon 2 • Stratégies de mise en cache pour la performance du serveur

Implémente des caches LRU en processus et des caches distribués pour réduire les calculs redondants et les E/S. Quantifie l'impact du taux de succès du cache sur le débit et la latence de queue.

Leçon 3 • Test de régression de performance dans le CI

Intègre les benchmarks Criterion et les tests de charge dans les pipelines CI avec des barrières de régression automatisées. Empêche la dégradation des performances d'atteindre la production grâce à un contrôle systématique.

Leçon 4 • Compromis architecturaux et stratégie d'optimisation

Cadre l'optimisation des performances comme une décision économique basée sur les données de profilage et les contraintes métier. Apprend aux étudiants à prioriser les changements en fonction de l'impact, du risque et du coût de mise en œuvre.