Olá pessoal,
No último sábado (25/05/2013) eu estive na Microsoft no evento #vssummit (http://www.visualstudiosummit.com.br/).
Dei uma palestra mostrando algumas dicas de performance em aplicações Web, abaixo você pode conferir os slides da apresentação. Creio que em breve disponibilizarão o vídeo da apresentação, se isso acontecer atualizarei o post com o link para o vídeo.
Será que se aumentarmos a banda da nossa internet de 5Mbps para 10Mbps teremos o dobro de velocidade na navegação de páginas na Web?
Comecei esse post com uma pergunta de propósito e espero que você possa responder essa questão ao final da leitura.
Hoje enfrentamos um grande problema em todos os sistemas de rede que basicamente é a velocidade de uma informação sair de um ponto e chegar a outro, esse tempo de viagem da tal informação entre dois pontos é o que chamamos de latência.
O tempo de latência normalmente é medido em ms (milissegundos) para a maioria dos sistemas/situações, como não estamos habituados a pensar em milissegundos veja abaixo uma tabela de percepção dos usuários em relação a algumas “esperas”:
| Delay | User Reaction |
| 0 – 100ms | Instant |
| 100 – 300ms | Small perceptible delay |
| 300 – 1000ms | Machine is working |
| 1s+ | Mental context switch |
| 10s+ | I’ll come back later… |
Claramente se quisermos ter a atenção total de nossos usuários teremos que manter a velocidade de resposta de nossas aplicações em até 300ms (complicadíssimo!).
Ok, já sabemos o que é latência, mas outro conceito importante de aprendermos é o RTT (round trip time) que basicamente é o tempo de ida e volta de um sinal/informação entre dois pontos (latência de um meio de transmissão vezes 2).
O grande problema com a latência na realidade é que hoje já estamos transmitindo os dados/sinais/informações de maneira muito rápida e estamos amarrados a um limite de velocidade também conhecido como velocidade da luz.
A velocidade da luz por definição é igual a 299 792 458 metros por segundo ou mais ou menos 300 000 quilomêtros por hora (bastante não?), só que (sempre tem um but) essa velocidade toda só é atingida no vácuo.
Bom como o vácuo perfeito não é possível na natureza e o não perfeito hoje não é utilizado em grande escala (somente alguns centros de pesquisa possuem câmaras de vácuo) teremos que utilizar outro meio para a transmissão da luz certo? Sim perfeito!
Que a fibra óptica é realidade não temos duvida =D e é nela que basicamente transmitimos a luz/sinais/informações entre os continentes hoje em dia (normalmente debaixo dos oceanos).
A fibra é um meio muito competente para a transmissão da luz, mas é um meio de transmissão e não a ausência dele (vácuo). Todo meio de transmissão possui um índice de refração associado ao mesmo e no caso da fibra esse valor é de ~1.5.
Veja abaixo algumas distâncias e tempos de latência entre algumas cidades famosas do nosso querido planeta terra:
| Rota | Distância | Tempo – Luz no vácuo | Tempo – Luz na fibra | Round Trip Time (RTT) na fibra |
|
New York to San Francisco |
4,148 km |
14 ms |
21 ms |
42 ms |
|
New York to London |
5,585 km |
19 ms |
28 ms |
56 ms |
|
New York to Sydney |
15,993 km |
53 ms |
80 ms |
160 ms |
O desafio hoje é tentar reduzir cada vez mais o índice de refração dos meios de transmissão e chegar cada vez mais perto do “limite” da velocidade da luz (complicadíssimo de novo!).
Perceba que uma resolução de DNS (que acontece em todas as páginas web do mundo) requer um RTT, estabelecer uma conexão TCP (que é por onde uma requisição HTTP é trafegada, leia: Anatomia de uma requisição HTTP) requer outro RTT, mas sabemos que acontece mais de uma resolução DNS por página e também que são estabelecidas mais de uma conexão TCP para trafegar as diversas requisições HTTP de uma página.
Mesmo sabendo disso ainda queremos ter aplicações rodando abaixo de 300ms (Are you fucking kidding me?).
Ok, sabemos que da para reaproveitar conexões TCP (keep-alive), usar CDN e trazer para mais perto dos usuários nossos assets, assim diminuindo o percurso o que diminui a latência.
Agora você pode estar pensando que foi justamente por isso que você contratou aquela internet super veloz de 10/20Mbps do seu fornecedor de internet, para poder navegar muito mais rápido na Web certo? Errado!
Veja bem a largura de banda (bandwidth) se compararmos com um cano de água quer dizer simplesmente que quanto mais largo o cano mais água eu posso colocar dentro dele, mas se o cano estiver vazio demorará um tempo para o conteúdo do cano ir de um lado ao outro, entende?
Ai você deve estar se perguntando, pois é eu comprei mais banda para ter um cano mais largo e portanto transferir mais dados de um lado a outro, se eu tivesse uma banda menor (um cano mais fino) certamente demoraria mais para todos os dados viajar de um canto a outro. Perfeito! Você tem razão.
Mas perceba que a minha pergunta no começo do post foi se aumentar a banda quer dizer aumentar a velocidade de navegação na web. Eu não me referi por exemplo em assistir um vídeo, música, streaming e outras coisas porque para esse tipo de atividade uma banda maior faz TOTAL diferença, quanto mais melhor.
E por quê? Por quê para ver vídeo a banda faz diferença e para navegar na Web nem tanto?
Bom a resposta é na verdade simples, ouvir uma música ou ver um vídeo significa dizer que estamos utilizando o protocolo TCP (transporte) para fazer algo que ele foi desenhado para.
O protocolo TCP foi desenhado para transmitir dados em long lived connections (conexões duradouras) e também para bulk data transfer (grandes quantidades de dados).
Navegar na Web é justamente o oposto, utilizamos conexões curtas e que trafegam poucas quantidades de dados.
O Google fez dois experimentos visando ver a diferença de se aumentar a largura de banda e também de diminuir a latência e ver o que acontece com a navegação na Web (não vídeos, músicas e etc), veja o que acontece quando aumentamos a largura de banda ou então diminuimos a latência:
Quando fixamos a latência e aumentamos Mbps, depois de 5Mbps a diferença até 10Mbps é de apenas 15% (ajuda, mas nem tanto), primeiro gráfico.
Por outro lado quando fixamos a banda (nesse caso em 5Mbps) e vamos diminuindo de 20ms em 20ms (segundo gráfico) o ganho se mostra linear! Quanto menos latência maior é a velocidade de carregamento de nossas páginas! (sweet!)
O estudo do Google pode ser visto aqui: https://docs.google.com/a/chromium.org/viewer?a=v&pid=sites&srcid=Y2hyb21pdW0ub3JnfGRldnxneDoxMzcyOWI1N2I4YzI3NzE2
Ou seja, se seu objetivo é apenas aumentar a velocidade de navegação nas páginas Web aumentar a banda (para mais de 5Mbps) não vai te ajudar muito, mas se você conseguir derrubar as leis da física e fazer algo que ultrapasse a velocidade da luz ou diminua o índice de refração dos meios de transmissão será algo muito melhor =D.
Oh wait!
Você esta em uma rede WIFI? 3G? Bom ai o negócio é ainda pior, mas isso é assunto para outro post 
Good news
HTTP 2.0 esta sendo desenvolvido e ele esta sendo baseado no protocolo SPDY que entre outras coisas faz um uso MUITOO melhor das conexões TCP (teremos melhoria de performance só de migrar \o/), mas ainda estamos numa fase inicial do projeto, vamos aguardar.
Conclusão
Navegar na Web é “latency bound”, aumentar a banda depois de um certo nível não faz sentido.
Diminuir a latência é muito difícil (leis da física caem sobre nossas cabeças)
HTTP 2.0 nos ajudará bastante
PS: Se gostou do post compartilhe com seus amigos, principalmente se forem Devs Web
Obrigado e vamos falar mais nos comentários?
Abs
Abaixo os slides da minha palestra de hoje (02/02/2012) no Codificando Night Week
Nessa palestra falei bastante sobre Front-end e expliquei a motivação e o uso das bibliotecas javascript LABjs e JQuery Templates
Precisamos conhecer exatamente como as coisas acontecem por debaixo dos panos, só assim conseguiremos otimizar nossas páginas e deixar nossos usuários felizes 
.
Muitos fatores podem afetar a performance de uma página, largura de banda, distância entre o cliente e o servidor, tamanho e quantidade de elementos em uma página, como esses elementos são carregados e etc.
Devemos começar por algum lugar a procura por gargalos, existem muitas ferramentas que podem nos ajudar com isso. O que todas elas possuem em comum é o que chamamos de Waterfall chart, um gráfico em cascata que mostra como os elementos da página estão sendo carregados.
Figura 1: Aba Net do FireBug
Figura 2: Waterfall View da ferramenta WebPageTest.org
As duas figuras acima mostram o Waterfall view da página inicial do site do Google.
Cada linha da cascata representa um componente de página sendo baixado para o browser do usuário.
Perceba que primeiramente o HTML é baixado e depois todos os componentes associados a ele (Imagens, arquivos CSS, arquivos JS e etc).
No caso da visualização do WebPageTest.org cada componente (linha) tem uma barra com pedaços coloridos que representam diferentes atividades para aquela requisição HTTP, vejamos:
Figura 3: Requisição HTTP
Figura 4: Legenda
DNS (Domain Name System) Lookup é o processo de resolução de nome (de domínio) em IP, ou seja, é achar através de uma url como http://www.google.com.br o IP associado a mesma, que é o que o browser precisa para fazer a conexão com o servidor remoto.
Um ponto importantissímo é que um DNS Lookup irá acontecer para cada domínio diferente que sua página possa ter associado a ela, por exemplo: http://images.seusite.com.br , http://static1.seusite.com.br . Cada um desses subdomínios gerará um novo DNS Lookup já que diferentes subdomínios podem estar associados a difentes IP’s.
Todos as requisições HTTP que um browser faz para o servidor são trafegadas através de conexões TCP (Transmission Control Protocol), portanto toda requisição precisa de uma conexão TCP ativa para que se possa baixar os componentes da página.
Para se estabelecer uma conexão TCP um three-way handshake é feito entre o cliente e o servidor através de metadados enviados nos pacotes. Os pacotes do handshake são muito pequenos e depois de enviados e reconhecidos pelas duas pontas a conexão é estabelecida e a transferência do arquivo pode ser iniciada.
Figura 5: Handshake
Um novo header foi introduzido no HTTP 1.1 com o intuito de reaproveitar conexões TCP para difentes requisições. Quando utilizamos o header Connection: keep-alive uma conexão TCP aberta e que nao tenha dado timeout ainda será reaproveitada para trafegar outras requisições HTTP, evitando assim o overhead de se estabelecer conexões TCP (handshake).
Figura 6: Visualização de conexões
Perceba que em uma mesma linha diferentes tipos de componentes são trafegados em momentos diferentes, uma mesma conexão TCP é reaproveitada.
Time to First Byte também conhecido como TTFB é o tempo que o browser espera para receber o primeiro byte de informação da requisição, em páginas dinâmicas podemos considerar esse tempo a demora do processamento server side por exemplo. Se o TTFB de uma request esta muito alto, investigue pois pode ser um ponto importante para otimizações (índice de bancos de dados, melhorias de algoritmos na aplicação e etc).
Depois de receber o primeiro byte, o “resto” em azul é o tempo de download do componente em sí.
Perceba na figura 3 que só de bater o olho percebemos que mais da metade do tempo gasto nessa requisição foi gasto com REDE!, DNS Lookup, estabelecimento de conexão TCP e TTFB (resumidamente consideramos esse tempo como simplesmente LATÊNCIA).
Digo novamente, nós desenvolvedores web precisamos conhecer muito tudo isso, esse tipo de conhecimento esta escondido e poucas pessoas tem ou tentam aprender, mas com certeza saber isso e muito mais faz de você um melhor desenvolvedor.
Abraços
Uma CDN (Content Delivery Network) é uma rede de computadores distribuídos geograficamente com cópias de conteúdos a serem acessados.
A CDN tem dois grandes objetivos o primeiro é tornar mais próximo o conteúdo que esta sendo distribuído e solicitado (Imagens, Stylesheets, Scripts, Flashs, Músicas, PDF’s e etc) dos usuários assim diminuindo o tempo de resposta e latência destes componentes, o segundo é diminuir custos com banda/tráfego de dados (do site que esta utilizando a CDN) e por conseqüência diminuir a quantidade de requisições diretas ao servidor real do site desafogando e muito a infra “local”.
É normal um site sendo acessado de uma país ter grandes diferenças no tempo de resposta das páginas quando acessado de um país vizinho, até mesmo diferenças entre cidades ou bairros. Isto ocorre devido ao roteamento entre as requisições e os servidores que estão sendo solicitados que dependendo do link ou região que o usuário se encontra os saltos são maiores ou menores e com velocidades diferentes também.
Uma solução interessante seria entregar para cada usuário ou região o conteúdo que esteja mais próximo da requisição que esta sendo feita e é justamente ai que uma CDN faz a diferença melhorando incrivelmente a experiência do usuário e o tempo de resposta dos componentes que estão sendo solicitados pelo usuário.
Existem CDN’s comerciais ou pagas e CDN’s gratuitas abaixo listo algumas bem famosas e recomendadas pela indústria.
CDN’s Comerciais:
Akamai
EdgeCast Networks
Limelight Networks
Daniel M. Lewin um dos fundadores da Akamai estava em um dos vôos do 11 de setembro de 2001 e faleceu.
Aumente a performance do tempo de resposta dos componentes de suas páginas, faça os usuários mais felizes e ainda diminua alguns gastos com o alto tráfego que você tem hoje sem uma CDN pra te dar uma força.