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度加剪辑App的MMKV应用优化实践

欢迎关注的 百度Geek说 2023-12-27

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作者 | 我爱吃海米

导读 introduction
移动端开发中,IO密集问题在很多时候没有得到充足的重视和解决,贸然的把IO导致的卡顿放到异步线程,可能会导致真正的问题被掩盖,前人挖坑后人踩。其实首先要想的是,数据存储方式是否合理,数据的使用方式是否合理。本文介绍度加剪辑对MMKV的使用和优化。


全文14813字,预计阅读时间38分钟。



GEEK TALK

01

一切皆文件-移动端IO介绍

移动端的App程序很多情况是IO密集型,比如说聊天信息的读取和发送、短视频的下载和缓存、信息流应用的图文缓存等。

相对于计算密集,IO密集场景更加多样,比如系统SharedPreferences和NSUserDefault自带的一些问题、Android中繁忙的binder通信、文件磁盘读取和写入、文件句柄泄露、主线程操作Sqlite导致的卡顿等,处理起来相当烫手。

IO不繁忙的情况下,主线程低频次的调用IO函数是没什么问题的。然而在IO繁忙时,IO性能急剧退化,任何IO操作都可能是压死骆驼的最后一根稻草。在平常开发测试中很难遇到IO卡顿,到了线上后才会暴露出来,iOS/Android双端基本都是如此:常用的open系统调用,线下测试只需要4ms,线上大把用户执行时间超过10秒;就连获取文件长度、检查文件是否存在这种常规操作,竟然也能卡顿。

以Android线上抓到的卡顿为例(>5秒):

at libcore.io.Linux.access(Native Method)at libcore.io.ForwardingOs.access(ForwardingOs.java:128)at libcore.io.BlockGuardOs.access(BlockGuardOs.java:76)at libcore.io.ForwardingOs.access(ForwardingOs.java:128)at android.app.ActivityThread$AndroidOs.access(ActivityThread.java:8121)at java.io.UnixFileSystem.checkAccess(UnixFileSystem.java:281)at java.io.File.exists(File.java:813)at com.a.b.getDownloaded(SourceFile:2)
at libcore.io.Linux.stat(Native Method)at libcore.io.ForwardingOs.stat(ForwardingOs.java:853)at libcore.io.BlockGuardOs.stat(BlockGuardOs.java:420)at libcore.io.ForwardingOs.stat(ForwardingOs.java:853)at android.app.ActivityThread$AndroidOs.stat(ActivityThread.java:8897)at java.io.UnixFileSystem.getLength(UnixFileSystem.java:298)at java.io.File.length(File.java:968)

具体源码可以参考 :

https://android.googlesource.com/platform/libcore/+/master/luni/src/main/native/libcore_io_Linux.cpp 

最终是在C++中发起了系统调用access()和stat()。

IO问题在很多时候被轻视,贸然的把IO导致的卡顿放到异步线程,可能会导致真正的问题被掩盖,前人挖坑后人踩。其实首先要想的是,数据存储方式是否合理,数据的使用方式是否合理。

作为一款视频剪辑工具,度加剪辑在内存、磁盘、卡顿方面有大量的技术挑战,同时也积累了大量的技术债。我从隔壁做图片美化工具的团队那得到了双端的IO卡顿数据,可以说是难兄难弟,不分伯仲:有卧龙的地方,十步以内必有凤雏。

下面简单介绍度加剪辑App中对文件磁盘IO这部分的使用和优化,本文是有关MMKV。

(广告时间:度加剪辑是一款音视频剪辑软件,针对口播用户开发了很多贴心功能,比如说快速剪辑,各类素材也比较丰富,比如贴纸、文字模板等,欢迎下载使用。)

GEEK TALK

02

高性能kv神器-MMKV

MMKV是基于mmap的高性能通用key-value组件,性能极佳,让我们在主线程使用kv成为了可能,堪称移动端的Redis,实际上这两者在设计上也能找到相似的影子。

mmap是使用极其广泛的内存映射技术,对内存的读写约等于对磁盘的读写,内存中的字节与文件中的字节相映成趣,一一对应。像Kafka和RocketMQ等消息中间件都使用了mmap,避免了数据在用户态跟内核态大量的拷贝切换, 所谓零拷贝。

为了提高性能,度加逐渐从SharedPreferences向MMKV迁移,关于Sp的卡顿逐渐消失,性能提升效果十分哇塞。

然而,MMKV依然有不少IO操作发生在主线程,这些函数在用户缓冲区都没有buffer(对比fread和fwrite等f打头的带有缓冲的函数),且磁盘相对是低速设备,同步时效率较低,有时难免会出现性能问题。

度加剪辑作为MMKV的重度甚至变态用户,随着使用越来越频繁,陆续发现了线上很多和MMKV相关的有趣问题,下面抛砖引玉简单介绍。


GEEK TALK

03

setX/encodeX卡顿

占度加剪辑总卡顿的1.2%

at com.tencent.mmkv.MMKV.encodeString(Native Method)at com.tencent.mmkv.MMKV.encode(Proguard:8)

经过分析,卡顿基本都发生IO繁忙时刻。度加App在使用中充满了大量的磁盘IO,在编辑页面会读取大量的视频文件、贴纸、字体等各种文件,像降噪、语音转文字等大量场景都需要本地写入;导出页面会在短时间内写入上G的视频到磁盘中:为了保证输出视频的清晰度,度加App设置了极高的视频和音频码率。

不可避免,当磁盘处于大规模写入状态,在视频合成导出、视频文件读取和下载、各类素材的下载过程中很容易发现MMKV卡顿的身影;通过增加研发打点数据以及其他辅助手段后,我大体归纳了两种卡顿发生的典型场景。

1、存储较长的字符串,例如云控json

这个卡顿大部分是MMKV的重写和扩容机制引起,首先简单介绍MMKV的数据存储布局。(https://github.com/Tencent/MMKV/wiki/design)

MMKV在创建一个ID时,例如默认的mmkv.default,会为这个ID单独创建两个4K大小(操作系统pagesize值)的文件,存放内容的文件和CRC校验文件。

每次插入新的key-value,以append模式在内容文件的尾部追加,取值以最后插入的数据为准,即使是已有相同的key-value,也直接append在文件末尾;key与value交替存储,与Redis的AOF十分类似。

便于理解方便,省去了key长度和value长度等其他字段:

此时MMKV的dict中有两对有效的key=>value数据: {"key1":"val3", "key2", "val2"}


重写:Append模式有个问题,当一个相同的key不断被写入时,整个文件有部分区域是被浪费掉的,因为前面的value会被后面的代替掉,只有最后插入的那组kv对才有效。所以当文件不足以存放新增的kv数据时,MMKV会先尝试对key去重,重写文件以重整布局降低大小,类似Redis的bgrewriteaof。(重写后实际上是key2在前key1在后。)


扩容:在重写文件后,如果空间还是不够,会不断的以2倍大小扩容文件直到满足需要:JAVA中ArrayList的扩容系数是1.5,GCC中std::vector扩容系数是2,MMKV的扩容系数也是2。

size_t oldSize = fileSize;do { fileSize *= 2;} while (lenNeeded + futureUsage >= fileSize);

重写和扩容都会涉及到IO相关的系统调用,重写会调用msync函数强制同步数据到磁盘;而扩容时逻辑更为复杂,系统调用次数更多:

1、ftruncate修改文件的名义大小。

2、修改文件的实际大小。Linux上ftruncate会造成“空洞文件”,而不是真正的去申请磁盘block,在磁盘已满或者没有权限时会有奇怪的错误甚至是崩溃。MMKV不得不使用lseek+write系统调用来保证文件一定扩容成功,测试和确认文件在磁盘中的实际大小,以防止后续MMKV的写入可能出现SIGBUS等错误信号。

3、确认了文件真正的长度满足要求后,调用munmap+mmap,重新对内存和文件建立映射。在解除绑定时,munmap也会同步内存数据脏页到磁盘(msync),这也是个耗时操作。

if (::ftruncate(m_diskFile.m_fd, static_cast<off_t>(m_size)) != 0) { MMKVError("fail to truncate [%s] to size %zu, %s", m_diskFile.m_path.c_str(), m_size, strerror(errno)); m_size = oldSize; return false; } if (m_size > oldSize) { // lseek+write 保证文件一定扩容成功 if (!zeroFillFile(m_diskFile.m_fd, oldSize, m_size - oldSize)) { MMKVError("fail to zeroFile [%s] to size %zu, %s", m_diskFile.m_path.c_str(), m_size, strerror(errno)); m_size = oldSize; return false; } }
if (m_ptr) { if (munmap(m_ptr, oldSize) != 0) { MMKVError("fail to munmap [%s], %s", m_diskFile.m_path.c_str(), strerror(errno)); } } auto ret = mmap(); if (!ret) { doCleanMemoryCache(true); }

由此可见,MMKV在重写和扩容时,会发生一定次数的系统调用,是个重型操作,在IO繁忙时可能会导致卡顿;而且相比较重写操作,扩容的成本更高,至少有5个IO系统调用,出现性能问题的概率也更大。

所以解决此问题的核心在于,要尽量减少和抑制MMKV的重写和扩容次数,尤其是扩容次数。针对度加App的业务特点,我们做了几点优化。


(1)某些key-value不经常变动(比如云控参数),在写入前先比较是否与原值相同,值不相同再插入数据。上面提过,即使是已有相同的key-value,也直接append在文件末尾,其实这次插入没有什么用处。但字符串或者内存的比较(strcmp或者memcmp)也需要消耗点资源,所以业务方可以根据实际情况做比较,增加命中率,提高性能。

我从文心一言随机要了一首英文诗,测试30万次的插入性能差异

auto mmkv = [MMKV mmkvWithID:@"test0"];NSString *key = [NSString stringWithFormat: @"HelloWorld!"];NSString *value = [NSString stringWithFormat:@"There are two roads in the forest \ One is straight and leads to the light \ The other is crooked and full of darkness \ Which one will you choose to walk? \\ The straight road may be easy to follow \ But it may lead you to a narrow path \ The crooked road may be difficult to navigate \ But it may open up a world of possibilities \\ The choice is yours to make \ Decide wisely and with a open heart \ Walk the path that leads you to your dreams \ And leaves you with no regrets at the end of the day"];double start = [[NSDate date] timeIntervalSince1970] * 1000;for(int i = 0; i < 300000; i++) { /** * 判断值是否相同再写入 * 可以利用短路表达式,先执行getValueSizeForKey确定value的长度是否有变化,如果有变化不需要再比较字符串的实质内容: * getValueSizeForKey是极其轻量的操作,getStringForKey和isEqualToString相对较重 */ if ([mmkv getValueSizeForKey:key actualSize:true] != [value length] || ![value isEqualToString: [mmkv getStringForKey: key]]) { [mmkv setString: value forKey:key]; }}double end = [[NSDate date] timeIntervalSince1970] * 1000;NSLog(@"funcionalTest, time = %f", (end - start));

运行环境:MacBook Pro (Retina, 15-inch, Mid 2015) 12.6.5

可见此方案对于值没有任何变化的极端情况,有不小的性能提升。实际在生产环境,尤其是在配置较低的手机设备或磁盘IO繁忙时,这两者的运行时间差距可能会被无限放大。

如果,这个先判断再插入的逻辑,由MMKV来自动完成就更好了;但对于频繁变化的键值对,会多出求value长度和比较字符串内容的“多余操作”,可能小小的影响MMKV的插入性能。目前可以根据自己业务特点和数据变动情况合适选择策略。

或者,MMKV考虑增加一组方法,可以叫个setWithCompare()之类的的名字,如果开发者认为key-value变动的概率不大,可以调用这个函数来降低扩容重写文件的概率。就像C++20新增的likely和unlikely关键字一样,提高命中率,均摊复杂度会变低,综合性价比会变高。

(https://en.cppreference.com/w/cpp/language/attributes/likely)


(2)提前在闲时或者异步时扩容。这个方案我没在线上试过,但是个可行方案。假如我们能够预估MMKV可能存放数据的大小,那么完全可以在闲时插入一组长度接近的占位key1-value1数据,先扩容好;当插入真正的数据key1-value2时,理想情况下至多触发一次重写,而不会再触发扩容。

腾笼换鸟。

MMKV *mmkv = [MMKV mmkvWithID:@"mmkv_id1"]; NSString *s = [NSString stringWithFormat:@""]; for (int i = 0; i < 7000; i++) { s = [s stringByAppendingString: @"a"]; } // 闲时插入占位数据 [mmkv setString:s forKey:@"key1"]; NSLog(@"setString key1 done"); s = [s stringByAppendingString: @"b"]; // 重写一次,但不会再扩容 [mmkv setString:s forKey:@"key1"];

其实说到这,就不难想到,这个思路跟Java中的ArrayList,或者STL中的vector的有参构造函数是一个意思,既然已经知道要存放数据的大体量级了,那么在初始化的时候不妨直接就一次性的申请好,没必要再不断的*2去扩容了。

public ArrayList(int initialCapacity) { if (initialCapacity > 0) { this.elementData = new Object[initialCapacity]; } else if (initialCapacity == 0) { this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA; } else { throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+ initialCapacity); } }
// 3. 构造函数将n个elem拷贝给容器本身 vector<int> v3(10, 2); printV(v3); // 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2

目前MMKV默认创建时都是先创建4K的文件,就算我们明确知道要插入的是100K的数据,也丝毫没有办法,只能忍受一次扩从4K->128K的扩容。如果能支持构造器中直接指定预期文件大小,好像是更好的方案。

mmkv::getFileSize(m_fd, m_size);// round up to (n * pagesize)if (m_size < DEFAULT_MMAP_SIZE || (m_size % DEFAULT_MMAP_SIZE != 0)) { // 这里可以通过构造函数直接在初始化时指定文件大小 size_t roundSize = ((m_size / DEFAULT_MMAP_SIZE) + 1) * DEFAULT_MMAP_SIZE; truncate(roundSize);} else { auto ret = mmap(); if (!ret) { doCleanMemoryCache(true); }}

于是向MMKV提了pr,构造函数支持设置文件初始大小 (https://github.com/Tencent/MMKV/discussions/1135) pr(https://github.com/Tencent/MMKV/pull/1138/files)

插一句,MMKV支持的平台很多,包括Android、iOS、Flutter、Windows、POSIX(Linux/UNIX/MacOS)等,哪怕想加一个小小的功能,也得花上不少时间去测试:光凑齐这么多测试设备,也不是一件很容易的事儿。

说到底,MMKV毕竟不是为大kv设计的方案。不是他不优秀,实在是老铁的要求太多了。


(3)使用gzip等压缩数据,大幅降低重写和扩容概率。

(4)大字符串或者数据从MMKV切换成数据库,异步处理。

(3)和(4)在下章深入描述。

2、新ID第一次存储key-value数据

这个问题困扰了我很久。原本以为,只有长字符串才会导致卡顿,但万万没想到,不到50字节的key-value也会频繁的卡顿,实在是让人费解。有时候想直接把他丢到异步线程算了,但又有点不甘心。于是我又胡乱添加了几个研发打点,发版后经过瞎分析,一个有趣的现象引起了我的注意:卡顿基本都发生在某个MMKV_ID的第一次写入,也就是文件内容(key-value对)从0到1的过程。

为什么?

我怀疑是某个IO的系统调用导致的卡顿,借助frida神器,我在demo中用撞大运式编程法挨个尝试,有了新发现:这个过程竟然出现了msync系统调用。上面说过,mmap能够建立文件和内存的映射,由操作系统负责数据同步。但有些时候我们想要磁盘立刻马上去同步内存的信息,就需要主动调用msync来强制同步,这是个耗时操作,在IO繁忙时会导致卡顿。

在分析MMKV源码,断点调试和增加log后,我基本确定这是MMKV的“特性”:MMKV在文件长度不足、或者是clear所有的key时(clearAll())会主动的重写文件。其中在从0到1时第一次插入key-value时,会误触发一次msync。

优化代码:(https://github.com/Tencent/MMKV/discussions/1136)和pr(https://github.com/Tencent/MMKV/pull/1110/files),这个优化可能在一段时间后随新版本发出。

msync() flushes changes made to the in-core copy of a file thatwas mapped into memory using mmap(2) back to the filesystem.Without use of this call, there is no guarantee that changes arewritten back before munmap(2) is called.

考虑到老版本的升级周期问题,这个bug还可以用较为trick的方式规避: 在MMKV_ID创建时,趁着IO空闲时不注意,赶紧写入一组小的占位数据,提前走通从0到1的过程。这样在IO繁忙时就不会再执行msync。

// 保证至少有一个key-valueif (!TextUtils.equals(mmkv.decodeString("a")), "b") { mmkv.encodeString("a", "b");}

这段“垃圾代码”提交后迅速喜迎好几个code review的 -1,求爹告奶后总算是通过了。好在上线后,这个卡顿几乎销声匿迹:就算是一张卫生纸都有它的用处,更何况是几行垃圾代码呢。

另外,继续追查卡顿时,发现了另外十分有趣的bug:第一次插入500左右字节的数据,会引发一次多余的扩容。也一并修复

issue(https://github.com/Tencent/MMKV/issues/1120 )和pr(https://github.com/Tencent/MMKV/pull/1121/files)

而且我还有新的发现:很多同学因为编程习惯问题以及对MMKV不了解,度加剪辑有很多MMKV_ID只包含一组(key=>value),存在巨大浪费。上面说过,每个MMKV_ID都对应着两个4K的文件,不仅占据了8K的磁盘,还消耗了8K的内存,其实里面就存着几十字节的内容。更合理的做法是做好统一规范和管理,根据业务场景的划分来创建对应的MMKV实例,数量不能太多也不能太少,更不是想在哪创建就在哪创建。

度加剪辑存在很多一个ID里就存放一对key=>value的情况,需要统一治理。

GEEK TALK

04

getMMKV卡顿—占度加总卡顿的0.5%
at com.tencent.mmkv.MMKV.getMMKVWithID(Native Method)at com.tencent.mmkv.MMKV.mmkvWithID(Proguard:2)

此卡顿也大多发生在IO繁忙时。通过上面提到的frida神器,以及查看源码,MMKV在初始化一个MMKV_ID文件时,会调用lstat检测文件夹是否存在,若不存在就执行mkdir(第一次)创建文件夹。然后调用open函数打开文件,依然可能会导致卡顿。

if (rootPath) { MMKVPath_t specialPath = (*rootPath) + MMKV_PATH_SLASH + SPECIAL_CHARACTER_DIRECTORY_NAME; if (!isFileExist(specialPath)) { // lstat系统调用 mkPath(specialPath); // stat和mkdir系统调用 } MMKVInfo("prepare to load %s (id %s) from rootPath %s", mmapID.c_str(), mmapKey.c_str(), rootPath->c_str());}
m_fd = ::open(m_path.c_str(), OpenFlag2NativeFlag(m_flag), S_IRWXU); if (!isFileValid()) { MMKVError("fail to open [%s], %d(%s)", m_path.c_str(), errno, strerror(errno)); return false; }

open系统调用在平常测试中基本不怎么耗时,但内部可能存在分配inode节点等操作,在IO繁忙时也可能卡住。无独有偶,我在Sqlite的官网上也看到了一篇关于Sqlite和文件读写性能对比的文章,这里面提到,open、close比read、write的操作更加耗时。

于是我又做了一个测试:

char buf[500 * 1024];void testOpenCloseAndWrite() { for (int i = 0; i < sizeof(buf) / sizeof(char); i++) { buf[i] = '0' + (i % 10); }
long long startTime = getTimeInUs(); for (int i = 0; i < 1000; i++) { // 可以用snprintf代替,demo测试方便拼接字符串 string s = "/sdcard/tmp/" + to_string(i); s += ".txt"; int fd = open(s.c_str(), O_CREAT | O_RDWR, "w+"); // 打开后写入100K的数据 //write(fd, buf, sizeof(buf)); close(fd); }
long long endTime = getTimeInUs(); LOGE("time %lld (ms)", (endTime - startTime) / 1000);}

1、当只有open/close调用时,在一加8Pro上只创建1000个"空"文件,需要3920ms(多次取平均)。

2、将第14行代码取消注释后,执行write系统调用,写入500k的数据后,共4150ms,也就是说,多出1000次的写操作,只增加了230毫秒,每次写只需要0.23ms,和open比确实是快多了。Sqlite诚不我欺。

3、当文件已经存在,再次执行open系统调用耗时明显要少一些,这也意味着第一次打开MMKV实例时会相对的慢。

度加线上抓到的open系统调用卡顿(libcore辗转反侧,最终执行了open系统调用)

07-29 06:48:47.316at libcore.io.Linux.open(Native Method)at libcore.io.ForwardingOs.open(ForwardingOs.java:563)at libcore.io.BlockGuardOs.open(BlockGuardOs.java:274)at libcore.io.ForwardingOs.open(ForwardingOs.java:563)at android.app.ActivityThread$AndroidOs.open(ActivityThread.java:7980)at libcore.io.IoBridge.open(IoBridge.java:560)at java.io.FileInputStream.<init>(FileInputStream.java:160)

此问题可以通过预热MMKV解决—在IO不繁忙时提前加载好MMKV(得益于MMKV内部的各种锁,甚至还可以放心大胆的在异步线程初始化,和提前在异步线程加载SharedPreferences一样)。不过要注意,没必要过早加载,尤其是在App刚启动时一股脑的初始化了所有的MMKV_ID。对于使用频率不高的ID,毕竟加载MMKV也就意味着内存的浪费,也意味着占据着一个文件句柄。举个栗子,某些ID只在度加剪辑的导出视频后使用,我们不妨就在刚进入导出页面时去预热,而不是在进程创建的时候或者MainActivity创建的时候加载,太早了会浪费内存。

来得早不如来得巧。


GEEK TALK

05

存储膨胀-MMKV不是数据库

在排查其他线上问题时,偶然发现了两个不当使用MMKV的情况:

第一是只增不删,key=>value只增不减;这种情况会导致大量垃圾数据产生,对内存消耗和磁盘占用都是浪费。下一篇会重点说说及时清理空间的问题,这里不再赘述。

第二是用MMKV存储大量缓存数据,导致文件很大,通过分析研发打点数据,不少用户的MMKV文件体积最大的有512M了!

此外,MMKV为了避免频繁的扩容,会根据平均的key-value长度,预留至少8个键值对的空间,这也加重了内存和文件的空间冗余:

auto sizeOfDic = preparedData.second; size_t lenNeeded = sizeOfDic + Fixed32Size + newSize; size_t dicCount = m_crypter ? m_dicCrypt->size() : m_dic->size(); size_t avgItemSize = lenNeeded / std::max<size_t>(1, dicCount); // 预留至少8个键值对的空间 size_t futureUsage = avgItemSize * std::max<size_t>(8, (dicCount + 1) / 2);

度加之前是把语音转字幕的识别结果(ID:QUICK_EDIT_AI_TXT_CACHE)放到了MMKV里缓存,但是从来不会主动删除,只会越来越多;如果不早点处理,积重难返,总有一天App的内存会全部被这些大文件吃掉。

因为MMKV是典型的空间换时间,磁盘大小≈内存大小:磁盘占据着512M,也意味着虚拟内存同时也会增加512M,大幅增加了OOM的风险。

Redis性能瓶颈揭秘:如何优化大key问题?https://zhuanlan.zhihu.com/p/622474134其实这这和Redis的大Key问题如出一辙,解决方案也十分类似:压缩数据、数据切割分片、设置过期时间、更换其他数据存储方式。


1、压缩

如果非要将很多大内容存储在MMKV里,对value做压缩可能也是一个不差的选择。

MMKV存储整数等短value采取了类似protobuf的变长整数压缩,比如,一个int整形可以用1-5个字节表示(其实Redis的RDB也用了类似的变长编码,不过看起来和UTF8的思路更为接近),本身来讲,MMKV对pb并没有直接的依赖。

MMKV对字符串没有压缩,将MMKV的二进制文件用vim(vim作者Bram Moolenaar于2023年8月3号去世,致敬大佬)当做文本格式直接打开,还是能看出来key和value都是以字符串的原始形式保存的。

MMKV *mmkv = [MMKV mmkvWithID: @"mm1"];[mmkv setString: @"This is value" forKey:@"I am Key"];

看到这不得不说句容易挨打的话:哪怕是把key改短点,也能很有效的降低扩容概率。比如说度加剪辑某个key,从"key_draft_crash_project_id" 缩短为 "kdcpi"后,就降低了不少卡顿。是的,我试过了确实有效果,但我不建议你这么做,毕竟代码可读性也十分重要。

而Protobuf本身就有对字符串压缩的支持

GzipOutputStream::Options options;options.format = GzipOutputStream::GZIP;options.compression_level = _COMPRESSION_LEVEL;GzipOutputStream gzipOutputStream(&outputFileStream, options);

Redis在保存RDB文件时,也有对字符串的压缩支持,采取的是LZF压缩算法

/* Try LZF compression - under 20 bytes it's unable to compress even * aaaaaaaaaaaaaaaaaa so skip it */ if (server.rdb_compression && len > 20) { n = rdbSaveLzfStringObject(rdb,s,len); if (n == -1) return -1; if (n > 0) return n; /* Return value of 0 means data can't be compressed, save the old way */ }

自己动手丰衣足食。

既然MMKV对字符串没有压缩,那就先自己实现。对部分长字符串进行压缩解压后,线上数据显示,文本json的gzip压缩率在9-11倍左右,这就意味着文件体积会缩小至十分之一,并且内存消耗也缩小至十分之一。想象一下,50M的文件在主动压缩后,瞬间变成5M,对磁盘和内存是多么大的解放。当然,压缩和解压缩是消耗CPU资源的操作,一加8Pro上测试,338K的JSON文本使用Java自带的GZIPOutputStream压缩需要4ms,压缩后体积是25K;通过GZIPInputStream解压(注意buffer要设置成4096以上,太少会增加耗时)的时间也是4ms,有一定耗时,但也能接受;看起来,有时候反其道而行之,用时间换空间好像也是值得的!如果想要压缩速度更快,可以换lz4、snappy等压缩算法,但压缩率也会随之降低,应当基于自己的业务特点来选择最合适的压缩算法,在压缩率和压缩速度上找到平衡点。

估计有的同学会有疑问:既然用MMKV是空间换时间,那为什么还要反过来用时间换空间,岂不是瞎折腾,玩儿呢?

关键就在于:

1、IO文件操作作用在磁盘,运行时间不稳定,抽起风来很要命,少则几毫秒,多则几十秒,所以我们愿意用空间换时间来削掉波峰,提升稳定性。

2、而CPU操作的运行时间大体上比较稳定,一般只在CPU由大核切换小核、手机没快电、温度太高、CPU降频等少数情况才会劣化,且劣化趋势不明显,为了节约内存,所以用CPU换空间。


2、设置合理的过期时间。

为大key设置过期时间,以便在数据失效后自动清理,避免长时间累积,尾大不掉。MMKV 1.3.0已经支持了过期设置,到期自动清理。


3、更换数据存储方式,例如Sqlite

用户产生的可无限增长的大规模数据,用数据库(Sqlite等)更加合理。数据库的访问速度相比MMKV虽然要慢,但是内存等资源消耗不大,只要合理运用异步线程并处理好线程冲突的问题,数据库的性能和稳定性也相当靠谱。

度加剪辑对在编辑页面和导出页面对内存的需求较高,我们的内存优化方案也比较激进,大体上遵循了以下4点:

1、不把MMKV当数据库用,复杂和大规模的缓存数据考虑从MMKV切换到Sqlite或者他数据库

2、必须要用MMKV存储字符串等大数据的情况,使用gzip等算法压缩后存储,使用时解压

3、对于只是一次性的读取和写入MMKV,操作完之后及时close该MMKV_ID的实例,以释放虚拟内存

4、MMKV的数据要做到不用的时候立即删除,有始有终。


GEEK TALK

06

总结

自从切换成MMKV后,就再也不想用Sp了,回忆过去的苦难,回想今天的幸福生活,MMKV带来的这点卡顿,跟Sp导致的卡顿比,就是”小巫见大巫“,直接可以忽略不计。

我分析了应用商店top级别的应用,有不少App在使用MMKV时也多少存在度加剪辑遇到的问题。大家使用MMKV主要存储的内容是云控的参数、以及AB实验的参数(千万不要小瞧,大厂的线上实验贼多,且实验的参数一点也不简单),文件大小超过1M的场景相当的多。

不过让我更为好奇的是,部分头部App既没有引入MMKV,我也没发现类似的二进制映射文件,特别想了解这些顶级App是如何来处理key-value的,十分期待大佬们的分享。

MMKV作为极其优秀的存储组件,最后用这张图片来描述TA与开发者的关系:


 END


参考资料:[1]https://www.clear.rice.edu/comp321/html/laboratories/lab10/[2]https://developer.ibm.com/articles/benefits-compression-kafka-messaging/[3]https://github.com/Tencent/MMKV[4]《Linux系统编程手册》[5]《UNIX环境高级编程》[6]《Android开发高手课》
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