CakePHP + MySQL アプリのテスト時間を 72% 削減した話

この記事は CakePHP Advent Calendar 2018 の23日目の記事です。

CakePHP アプリケーションのユニットテストでボトルネックになりがちなのがデータベースへのディスク I/O 時間ですが、そういったプロジェクトでは FriendsOfCake/fixturize プラグイン を導入すると大幅に高速化できる可能性があります。

実例として、テストに18分も掛かっていた MySQL を使ったプロジェクトありましたが、導入後なんと5分にまで短縮されました。(約 72% の高速化🎉)

結果として早いサイクルで CI を回せるようになり開発スピードも上がりました。

何がボトルネックになっていたか?

テストケースごとに実行されるテストデータのリロードクエリがボトルネックになっていました。リロードクエリとは TRUNCATE TABLE クエリと INSERT クエリのセットのことで、積み重なると高コストなクエリになります。

テストデータのリロード時間はテストケースが増えるほど支配的なものになる

CakePHP のユニットテストは、テストデータを Fixture クラスとして定義しておき、テストクラスの側で使用したい Fixture 名の一覧を記述します。

例として、テストクラスは以下のようになります。

<?php
namespace App\Test\TestCase;
use Cake\TestSuite\TestCase;

class ArticlesTest extends TestCase
{
    // 3テーブル分のテストデータの使用を宣言
    public $fixtures = [
        'app.articles',
        'app.comments',
        'app.users',
    ];

    public function testCase1() {
        // テストコード
    }

    public function testCase2() {
        // テストコード
    }
}

このテストを実行すると testCase1()testCase2() のテストケースの実行前に、それぞれ3テーブル分のリロードクエリが実行されます。同じように、このクラスに100個のテストケースがあったとしたらリロードクエリは最低で300回実行されます。

極端な例を挙げましたが、リロード回数はテスト数とフィクスチャ数の掛け算で増えていくため、簡単に無視できない I/O コストになることは想像に難くないと思います。

毎回テストデータをリロードする理由

無意味に何度もリロードしている訳ではありません。毎回リロードすることで、テストが書きやすくなるというメリットがあります。

テスト中にいくらテストデータを書き換えたとしても、次のテストでは元の状態にリセットされているので、テストケース間でテストデータの状態について副作用を気にする必要がなくなります。

この高速化プラグインがすること

FriendsOfCake/fixturize のソースを見ると分かりますが、このプラグインのすることは非常にシンプルです。上述の「毎回同じテストデータの状態でテストを開始したい!」という要求を満たしつつ、必要なときだけリロードするようにし、リロードクエリの実行回数を削減します。

具体的には、初回のフィクスチャロード後に CHECKSUM TABLE クエリ でテーブルのチェックサム値を取っておき、次以降のリロードは差分があったときだけ行うようにします。

チェックサム値に差分がなければテストデータが変更されていないということなので、リロードもスキップして問題ないということになります。

プラグインで高速化できる可能性のあるプロジェクト

ということで、以下に該当するプロジェクトであればプラグインを導入するだけで大幅にテスト時間を削減できる可能性があります。

  • CakePHP 3.x 製アプリ
  • MySQL / MariaDB / Percona のいずれかを使用している
  • テストケース数とテーブル数が多いプロジェクト
  • 複数テーブルを参照する結合的なテストをしているプロジェクト

また、もしこのプラグインが使えない環境のプロジェクトであっても、不要なロードを減らすというアプローチ自体は有効かもしれません。

おまけ: その他のアプローチ

他のアドベントカレンダーになりますが、素晴らしい記事を見かけましたのでそちらも紹介しておきます。

DB ストレージを tmpfs というオンメモリのファイルシステムに差し替え、高コストなディスク IO を無くすることで高速化するというアプローチです。私も手元のプロジェクトで試してみましたが、実際に 40% ほど高速化できました。FriendsOfCake/fixturize プラグイン と併用することで更に高速化が見込めます。

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