“過早的性能優化是魔鬼”

作者 | 趙貴斌/Bingo 責編 | 歐陽姝黎

出品 | CSDN（ID：CSDNnews）

以此文致敬“ Zen and the Art of Motorcycle Maintenance — An Inquiry into Values ”（中文名：禪與摩托車維修藝術，另譯名：萬里任禪游）一書，“擦車”一詞，純屬戲謔，只因”cache”一詞的漢語拼音和“擦車”一毛一樣，又意附了原作“摩托車”的主題，實則和擦車沒有任何關系，權當是標題黨的又一次苦心積慮吧，

禪與摩托車維修藝術 – 經典閃回

這本書寫于上個世紀 70 年代，經歷 126 次被各大出版社拒絕后，由一個不抱任何盈利念頭的編輯最終付梓出版，成為那個時代最為暢銷的書籍：

• 累計銷量已經超過 1000 萬冊，相信這一資料會持續攀升

• 《吉尼斯世界紀錄》稱它是”世界上被拒稿次數最多的暢銷書”

• 《時代》周刊評選 20 世紀十本最有影響力的書之一

而最好的名人推介可能就算下面這個了（印在封面上以吸引讀者的目光）：

我因為寫了一部人們把它和 《禪與摩托車維修藝術》相比較的書而感到甚受恭維，我希望拙作（《時間簡史》）和本書一樣使人們覺得，他們不必自處于偉大的智慧及哲學的問題之外，

—- 著名物理學家 史蒂芬?霍金

這是一部“哲學小說”，書中內容由交替穿插的兩種文體組成，一度讓讀者莫名其妙不知身在何處：一半是游記，記錄了自己和兒子歷經 17 天的摩托車之旅，橫穿美國大陸從明尼蘇達州直到加州海岸的行程；另一半則是哲學討論，作者從旁觀者的角度介紹曾經的自己（Phaedrus，斐德洛，精神分裂患者）不斷苦苦思索，最終參透“良質”（不是良知，英文為“quality/good”）才是一切的源頭和本質，

這絕對不是一本易讀的書，書中的某些段落甚至是一句話，都需要我們反復體會其中深意，全書共分為四個部分，由淺入深，從表象到形而上學層層推進，帶領讀者漸次攀登到思想山峰的最高處，書中的后半部分逐漸趨向于形而上學的討論，要真正的理解還需要做更多的功課；而前半部分僅涉及表象和實用主義層面的討論，對于從事技術作業的人們卻有著直接的啟發，本文的下半部分就以此為參照，談談我們應該如何在技術挑戰的程序中更加“投入”，達到“心流”的狀態，

對 Cache 的執念

《禪與摩托車維修藝術》通過作者自己親身的經歷，給我們展示了一組“粗魯”、“輕率”、邊聽音樂邊作業的不合格的摩托車維修技師的形象，他們帶給了作者一場真正的噩夢，也是因為這不好的維修體驗，讓作者痛定思痛，再不將自己心愛的摩托交給別人維修，而是通過不斷鉆研摩托車的表象構造和運行機理，從摩托車維修手冊到各種零配件一應俱全的配齊，在何種惡劣的條件下和突發情況下都能游刃有余的處理事件，都不會“卡住”，

作為一個軟體工程師，你究竟多“關心”你自己的代碼，又投入了多少的“熱情”在你日常的設計和編碼作業中呢？當你認同“一個人應該關心并全情投入自己熱愛的作業”時，又該如何持續的保持這份熱情呢？相信每一個和我類似的“碼農”讀完這本書后，都會情不自禁的問自己這樣的問題，即使暫時還搞不懂“良質就是佛陀”這形而上學的終極思辨，

如果一個人在作業的時候，能夠看到良質，而且感覺到它的存在，那么他就是一個關心作業的人，如果一個人關心自己所看到的和手中所做的，那么他一定有某些良質的特性，

P311

前些日子做了一些系統本地快取的優化作業，比起一些新的產品線拓展來說，并不見得有多少創造性，甚至有人會覺得不就是在既有系統上做的一些小小改動，無足輕重，但恰恰從其中讓我體會到：如果你“關心”自己的作業，其實無時無刻都會被“良質”驅使，不斷去專注的思考和踐行，也能達到知微見著的哲學體驗，

重新讓思考進入到計算機的維度

快取是互聯網應用中最常見的組件，幾乎每一個從業人員都耳熟能詳，當大家談論起快取時，也大都會提到 Redis，它已經成為快取領域的通用組件，你幾乎可以在絕大多數的互聯網產品架構設計中看到它的身影，于是，Cache=Redis 的烙印深深植入了每一個程式員的心里，大家也理所當然的認為Redis是解決快取問題的終極方案，放一個 Redis 在系統架構中甚至成了一個下意識的動作，

當經歷過幾年的迭代，我們的系統架構中Redis也成為了最重要的資訊存盤組件，它的價值和系統的成本自然也成比例的與日俱增，可是，當我們把目光轉向性能提升的時候，才發現Redis竟然成了性能的瓶頸，不得不要繼續深入到快取的密林深處，繼續挖掘我們可以利用的機器資源來實作更高效的資料分布、更快的資料訪問，進而提升系統的吞吐量和并發數，在這個程序中，你的思考方式需要逐漸從人的直覺體驗轉化為計算機的直覺體驗，那股“心流”會讓你與機器混為一體，你突然發現自己的思考時空尺度進入了一個更微小和高頻的世界，

先來看下這個 Latency Numbers Every Programmer Should Know，你能夠猜到一個 Redis 的跨網路查詢呼叫和本地快取的延遲差距嗎？目前常見云服務商同一個機房中兩個虛擬機之間的延遲為 1ms 左右，假設 Redis 記憶體訪問和本地快取的記憶體訪問時間一致，均在 100ns 數量級，因此兩者間的差距主要在于網路延遲，也就是 1ms（這個是理論簡化數字，實際上我們觀測到的 Redis快取訪問時延在5ms左右），因此兩者之間的數量級差異=1ms/100ns=1*1000*1000ns/100ns=10000，如果你以人自身的絕對體驗尺度來衡量這1ms，也許它短的不值一提，畢竟人的一次眨眼都要花掉100ms+的時間，

但當我們將兩者的相對差異放大到人的體驗時間尺度后，就不顯得那么不值一提了：

4分鐘：11 天！這意味著如果你把機器的每次執行邏輯當成人的一秒，那通過本地快取訪問只需要4分鐘完成的事情，通過 Redis 快取訪問需要 10 個作業日！要注意的是，這只是一次快取訪問帶來的時間差異，如果你的快取訪問代碼不斷的被呼叫，那產生的時間差異真的會變成天壤之別（以人的時空尺度體驗為參考）：假設連續呼叫 1000 次，那相當于 2 個月：30 年的差異，

快取技術的本質

除了時間尺度上的比較，快取技術真正的挑戰在于如何在時間、空間、成本之間進行仔細的規劃，達成全域最優化的目標，“事難兩全”：在計算機架構中，越是高速的資料存盤介質（如 CPU L1、L2 Cache），單位成本越是高；而計算設備一定要在總經濟成本的約束下來進行設計，因此整個計算機硬體配置中高速存盤都是稀缺的，而海量資料的存盤介質一定是訪問速度最慢的，

如果把快取的合理使用當成一個動態規劃的問題，系統應該存在一定限制約束條件和特定計算問題前提下的最優解，如何讓快取系統動態的適應不同計算問題，使得資料能夠在不同層級快取中（L1，L2，Memory，Network，Disk，etc.）根據優化目標的要求進行自由的流動、重新部署是快取架構的終極挑戰，

特別的，資料在不同快取介質中的這種流動，是應該基于資料本身的大小、被使用的頻度、利用價值的存在周期等引數/反饋來進行動態計算的，理想中的（動態）快取管理系統應該能夠自適應，根據起始輸入引數/資料集不斷進行反饋調整，最終達到動態的最優分布，

近年來開始有更多的關于Dynamic Cache Management1，2的討論，后續我們也將持續關注相關理論和技術的進展，

在機器思維和人類思維間切換

軟體工程師始終是在以計算機思維考慮問題，但是由于我們開發的系統基本是為人服務的，隨著你作業經驗的積累，越來越多的業務、產品層面的思考會不自覺的將你重新拉回到客戶/用戶的思考維度，這會讓你的架構設計、代碼實作不自覺的又回升到人普遍感知的時空尺度，回看過去幾十年軟體設計的發展程序，面向物件（Object Oriented Design)、軟體重用（Software Reuse）、領域規范語言（Domain Specific Language)、微服務設計（Micro-service Design）等等，都是在用業務、場景來引導我們的編碼，我們早已習慣了用人類可讀（Human Readable）的邏輯、語言來指導軟體的設計和開發作業，

這一切都無可厚非，軟體、互聯網行業多年以來的蓬勃發展也證明了它的方向大致正確，軟體行業會繼續沿著“機器計算為人類服務”的方向不斷演進變化，近年來風頭正勁的“低代碼”平臺、AI Code to Coding等技術也在試圖抹平人類和機器思維之間的鴻溝，讓普通人也可以通過最善于流暢表達的人類思維模式來指導計算機滿足自己的需求，另外，“過早的性能優化是魔鬼”這句業內格言也告訴我們，優先采用人類的思維，基于業務的結構來指導軟體的撰寫是大的原則，

當我們為了提升軟體系統的性能時，或靠著“良質”的驅使去不斷調整軟體系統以使所有的計算資源都不斷逼近它們的極致狀態時，不要忘了重新回到機器思維，在這個特有的機器時空維度上，我們會“錙銖必較”，算計每一個位元組的存盤、訪問優化，每一類資源的合理利用和全域最優，以達到單位資源上更大規模的業務負載或者在指定業務負載前提下不斷降低對資源的消耗，實作“綠色計算”的目的，

結語

《禪和摩托車維修藝術》是一本好書，卻不是一本容易讀懂的書，大道至簡，但是作者通過了經年的冥思苦想才悟到了這一真諦，卻是費盡了周折，讀此書就如同跟作者一起回憶了整個思想形成的程序，雖辛苦但也算是小有識訓，如果有機會能進一步研讀，隨著作者的行文脈絡一并了解古今、東西方眾多哲學先賢的著作及思想精髓，幸甚！

作者 | 趙貴斌/Bingo 環信 CTO，17年軟體研發經驗，曾任職于 Nortel、 Sun、Nokia、IBM 等，先后任?級工程師、高級系統架構師，研發中心經理等，帶領團隊開發設計多個企業創新產品，自 2016 年起先后任環信天津研發中心總經理、IM 產品線研發 VP、CTO；清華大學學士、北京大學碩士，

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