Контекст
Observability & Monitoring Design
Без метрик, логов и трассировки performance engineering превращается в догадки.
Performance Engineering - это системная дисциплина, где производительность проектируется заранее и управляется на протяжении всего жизненного цикла системы. Главный фокус: оптимизация latency, профилирование узких мест и capacity planning под рост нагрузки без потери стабильности.
Latency optimization
Путь запроса и budget
Разбейте end-to-end запрос на этапы (edge, API, DB, cache, external dependencies) и задайте latency budget для каждого сегмента.
Снижение сетевых round-trips
Batching, connection pooling, keep-alive, co-location сервисов и сокращение chatty interaction между микросервисами.
Оптимизация data access
Правильные индексы, query plan profiling, read-through cache, локальность данных и контроль N+1 паттернов.
Queue и async boundaries
Выносите некритичные операции в async pipeline, чтобы защищать p95/p99 пользовательских запросов.
Tail latency control
Hedged requests, timeout budget, adaptive retry и защита от retry storms при деградации.
Concurrency и backpressure
Ограничивайте параллелизм на критичных ресурсах (DB, thread pool, external API), чтобы не допускать collapse при пиках.
Деградация по приоритетам
Определяйте graceful degradation: сначала отключаются второстепенные функции, а критичный пользовательский путь сохраняет SLA.
Related
Event-Driven Architecture
Асинхронные границы и очередь задач часто убирают latency с синхронного пути.
Profiling: где именно теряется время
CPU profiling
Ищите hot paths и лишние аллокации в бизнес-коде и сериализации.
Memory profiling
Обнаруживайте утечки, fragmentation и pressure на GC/allocator.
I/O profiling
Отдельно измеряйте network wait, disk wait, lock contention и external API latency.
Distributed tracing
Связывайте профиль с трассами, чтобы видеть, где именно запрос теряет время в distributed call graph.
Lock contention и thread states
Разбирайте блокировки, очередь ожидания и состояние потоков: многие latency spikes появляются из-за contention, а не CPU.
GC и runtime pauses
Анализируйте stop-the-world паузы, pressure по памяти и churn короткоживущих объектов, особенно в high-QPS сервисах.
SLO и performance budget по слоям
Edge / API gateway
20-40 msМаршрутизация, auth-check, rate limiting без заметной задержки для клиента.
- Кэш policy/keys и минимизация синхронных внешних вызовов.
- Connection reuse + TLS session resumption.
- Жёсткие timeout на downstream и fallback-ответы.
Application service
60-120 msОсновная бизнес-логика и orchestration соседних сервисов в рамках SLO.
- Параллелизация независимых вызовов и запрет chatty patterns.
- Идемпотентные retries только в пределах retry budget.
- Ограничение fan-out и защита от n+1 запросов.
Data access (DB/cache/search)
40-120 msСтабильные p95/p99 на данных при росте объёма и конкурентности.
- Query plan regression checks перед релизом.
- Read/write separation, локальный cache и hot key mitigation.
- Контроль pool saturation, lock wait и slow queries.
External dependencies
зависит от SLA провайдераОграничить blast radius внешней деградации на пользовательский путь.
- Circuit breaker + fallback + bulkhead isolation.
- Async queue для некритичных интеграций.
- Отдельный SLO для external hops и контракт по timeout.
Capacity planning
- Определите ключевые workload units: requests/sec, events/sec, active users, data growth per day.
- Стройте baseline по p50/p95/p99 latency, saturation и error rate под текущей нагрузкой.
- Считайте headroom отдельно для average и peak: минимум 20-30% для критичных контуров.
- Проверяйте масштабирование узких мест по одному: compute, storage IOPS, network egress, queue throughput.
- Планируйте capacity вместе с release roadmap и сезонностью, а не только по прошлым графикам.
- Разделяйте online-контур и batch/analytics-контур, чтобы фоновая нагрузка не съедала user-facing budget.
- Учитывайте стоимость: capacity plan должен балансировать SLO, устойчивость и FinOps-ограничения.
Матрица нагрузочного тестирования
Steady-state baseline
Ровная нагрузка 30-60 минут
Проверить стабильность p95/p99 и saturation на типичном production-профиле.
Критерии успеха
- p95/p99 остаются в budget без роста error rate.
- CPU/Memory/IO находятся ниже saturation-триггеров.
- Нет роста queue lag и thread wait.
Step-load growth
Пошаговое увеличение нагрузки каждые 5-10 минут
Найти порог деградации и увидеть первый bottleneck.
Критерии успеха
- Известна точка, где начинает расти tail latency.
- Понятно, какой ресурс saturates первым (CPU, DB, network, lock).
- Есть план, как сдвинуть bottleneck на следующий релиз.
Spike / burst test
Резкий всплеск в 2-5x от baseline
Проверить поведение auto-scaling, queue buffering и rate limiting под всплеском.
Критерии успеха
- Сервис не уходит в cascading failure.
- Ошибки остаются контролируемыми и recoverable.
- Время возврата к норме прогнозируемо.
Soak / endurance
Длительный тест 6-24 часа
Найти утечки памяти, деградацию кэша, накопление fragmentation и дрейф latency.
Критерии успеха
- Нет monotonic роста memory/FD/queue depth.
- GC/allocator паузы не ухудшаются со временем.
- p99 не дрейфует при стабильной входной нагрузке.
Optimization playbook: от гипотезы до эффекта
Шаги Optimization playbook
6 шагов от baseline до устойчивого эффектаТипичные антипаттерны
Оптимизировать без baseline-метрик и без воспроизводимого нагрузочного сценария.
Смотреть только на среднюю задержку и игнорировать p95/p99/p999.
Пытаться лечить latency только железом, не устраняя архитектурные bottleneck-ы.
Делать бесконечные retries без budget и backoff при частичной деградации.
Планировать capacity без учёта data growth и фич, которые изменят профиль нагрузки.
Смешивать оптимизации производительности и функциональные изменения в одном релизе без изоляции эффекта.
Игнорировать влияние GC/allocator/lock contention и фокусироваться только на SQL/кэше.
Практический чеклист
- Для критичных user-journey определены p95/p99 SLO и latency budget по слоям.
- Есть регулярный baseline-тест (steady-state) и стресс-сценарий (spike/step-load).
- Профилирование (CPU/memory/IO/lock) выполняется до и после оптимизаций.
- Контролируются saturation-метрики: pool utilization, queue depth, thread wait, GC pause.
- Retry, timeout и circuit breaker согласованы между сервисами и не создают retry storms.
- Performance regression checks включены в release process для ключевых API/queries.
- Capacity план пересматривается вместе с roadmap и сезонными пиками нагрузки.
- Команда фиксирует итоги оптимизаций в runbook/ADR: что помогло, где риски, как мониторить.
Связанные главы
Observability & Monitoring Design
Метрики и трассировка как фундамент performance engineering.
Load Balancing Algorithms
Как распределение трафика влияет на latency и saturation.
Caching Strategies
Практики снижения задержки и разгрузки upstream-зависимостей.
SRE и операционная надёжность
SLO/error budget и операционный цикл улучшений.
Cost Optimization & FinOps
Trade-off между производительностью и стоимостью инфраструктуры.
Testing Distributed Systems
Проверка performance-рисков через integration/chaos сценарии.
References
- Google SRE Workbook: Handling Overload
- USE Method for Performance Analysis
- OpenTelemetry Documentation
- AWS Builders Library: Timeouts, retries, and backoff
Производительность - это не разовый benchmark, а постоянный engineering feedback loop.