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処理に時間のかかるクエリの分類

AEM で処理に時間のかかるクエリは、主に 3 つに分類されます。以下に重大な順に示します。

  1. インデックスのないクエリ
    • インデックスに解決されず、結果を収集するために JCR のコンテンツをトラバースするクエリ
  2. 制限(範囲指定)が不十分なクエリ
    • インデックスには解決されるが、結果を収集するためにすべてのインデックスエントリをトラバースする必要があるクエリ
  3. 結果セットが大きいクエリ
    • 非常に多くの結果を返すクエリ

 

最初の 2 つの分類のクエリ(インデックスのないクエリと制限が不十分なクエリ)の処理に時間がかかるのは、Oak クエリエンジンが強制的に結果候補(コンテンツノードやインデックスエントリ)それぞれを調査し、どれが実際の結果セットに属しているかを特定するからです。

各結果候補を調査する動作をトラバースと呼びます。

結果候補をそれぞれ調査する必要があるので、実際の結果セットを特定するためのコストは、結果候補の数に比例して増大します。

クエリの制限を追加し、インデックスを調整すると、結果を迅速に取得できるように最適化された形式でインデックスデータを格納できます。また、結果候補セットを順次調査する必要性が低減するかなくなります。

AEM 6.3 では、デフォルトでトラバースの回数が 100,000 回に達すると、クエリが失敗し、例外がスローされます。この制限は、AEM 6.3 より前のバージョンの AEM ではデフォルトで存在しません。ただし、Apache Jackrabbit クエリエンジン設定の OSGi 設定および QueryEngineSettings JMX bean(LimitReads プロパティ)で設定できます。

インデックスのないクエリの検出

開発時

すべてのクエリの説明を実行し、それらのクエリプランに /* traverse が含まれていないことを確認します。 トラバースするクエリプランの例は次のとおりです。

  • プラン: [nt:unstructured] as [a] /* traverse "/content//*" where ([a].[unindexedProperty] = 'some value') and (isdescendantnode([a], [/content])) */

デプロイメント後

  • インデックスのないトラバーサルクエリについて、error.log を監視します。
    • *INFO* org.apache.jackrabbit.oak.query.QueryImpl Traversal query (query without index) ... ; consider creating and index
    • このメッセージがログに記録されるのは、使用できるインデックスがない場合とクエリが多数のノードをトラバースする可能性がある場合のみです。インデックスが使用可能な場合、メッセージはログに記録されませんが、トラバースの量が少ないので処理にかかる時間は短くなります。
  • AEM のクエリパフォーマンス操作コンソールに移動し、処理に時間がかかるクエリの説明を実行して、トラバーサルまたはインデックスのないクエリの説明を探します。

制限が不十分なクエリの検出

開発時

すべてのクエリの説明を実行し、クエリのプロパティ制限に一致するよう調整されたインデックスに解決されることを確認します。

  • 理想的なクエリプランの範囲では、すべてのプロパティ制限、および少なくともクエリで最も厳密なプロパティ制限に indexRules を持ちます。
  • 結果を並べ替えるクエリは、Lucene プロパティインデックスに解決される必要があります。このインデックスには、orderable=true を設定するプロパティによる並べ替えに関するインデックスルールがあります。

例えば、デフォルトの cqPageLucene には jcr:content/cq:tags に対するインデックスルールがありません。

cq:tags インデックスルールを追加する前

  • cq:tags インデックスルール
    • デフォルトでは存在しません。
  • Query Builder クエリ
    • type=cq:Page
      property=jcr:content/cq:tags
      property.value=my:tag
  • クエリプラン
    • [cq:Page] as [a] /* lucene:cqPageLucene(/oak:index/cqPageLucene) *:* where [a].[jcr:content/cq:tags] = 'my:tag' */

このクエリは cqPageLucene インデックスに解決されます。ただし、jcr:content または cq:tags のプロパティインデックスルールは存在しないので、この制限を評価する際に、cqPageLucene インデックス内のすべてのレコードが一致するかどうかを判断するためにチェックされます。つまり、インデックスに 100 万個の cq:Page ノードが含まれている場合は、結果セットを特定するために 100 万件のレコードがチェックされます。

cq:tags インデックスルールを追加した後

  • cq:tags インデックスルール
    • /oak:index/cqPageLucene/indexRules/cq:Page/properties/cqTags
      @name=jcr:content/cq:tags
      @propertyIndex=true
  • Query Builder クエリ
    • type=cq:Page
      property=jcr:content/cq:tags
      property.value=myTagNamespace:myTag
  • クエリプラン
    • [cq:Page] as [a] /* lucene:cqPageLucene(/oak:index/cqPageLucene) jcr:content/cq:tags:my:tag where [a].[jcr:content/cq:tags] = 'my:tag' */

cqPageLucene インデックスに jcr:content/cq:tags のインデックスルールを追加したので、cq:tags のデータは最適な方法で格納することができます。

jcr:content/cq:tags 制限を持つクエリを実行すると、インデックスは値に従って結果を検索できます。つまり、100 個の cq:Page ノードに値として myTagNamespace:myTag が設定されている場合は、この 100 件の結果だけが返され、他の 999,000 件は制限チェックから除外されるので、パフォーマンスは 10,000 倍向上します。

当然ながら、さらにクエリを制限すると、対象となる結果セットが少なくなり、クエリはさらに最適化されます。

同様に、cq:tags プロパティのインデックスルールを追加しない場合は、cq:tags に対する制限を持つフルテキストクエリであっても、インデックスからの結果ではフルテキスト一致がすべて返されるので、パフォーマンスは低下します。その後、cq:tags の制限がフィルタリングされます。

インデックス後にフィルタリングされるもう 1 つの原因は、開発中に見落とされることがよくあるアクセス制御リストです。ユーザーがアクセスできない可能性のあるパスがクエリによって返されていないかどうかを確認してみます。これをおこなうには、通常、コンテキスト構造を改良すると共に、クエリに適切なパス制限を指定します。

クエリの結果として非常に小さなサブセットが返されるように Lucene インデックスが多数の結果を返しているかどうかを特定するには、org.apache.jackrabbit.oak.plugins.index.lucene.LucenePropertyIndex のデバッグログを有効にし、インデックスから読み込まれるドキュメントの数を確認する方法が役立ちます。最終結果の数と読み込まれたドキュメントの数を比較すると釣り合うはずです。詳しくは、ログを参照してください。

 

デプロイメント後

  • トラバーサルクエリについて error.log を監視します。
    • *WARN* org.apache.jackrabbit.oak.spi.query.Cursors$TraversingCursor Traversed ### nodes ... consider creating an index or changing the query
  • AEM のクエリパフォーマンス操作コンソールに移動し、処理に時間がかかるクエリの説明を実行して、クエリプロパティ制限がインデックスプロパティルールに解決されないクエリプランを探します。

 

結果セットが大きいクエリの検出

開発時

oak.queryLimitInMemory とoak.queryLimitReads のしきい値を低く設定し(例えば、それぞれ 10000 と 5000)、UnsupportedOperationException にヒットして「The query read more than x nodes...」と表示されたときに高負荷のクエリを最適化します。

これにより、リソースを集中的に使用するクエリ(つまり、インデックスのないクエリまたは対応するインデックスが少ないクエリ)を回避することができます。例えば、100 万個のノードを読み取るクエリでは、大量の IO が発生し、アプリケーション全体のパフォーマンスに悪影響を及ぼします。このため、上述の制限が原因で失敗するクエリは、分析して最適化する必要があります。

デプロイメント後

  • 大量のノードのトラバーサルまたは大量のヒープメモリの消費を引き起こすクエリについてログを監視します。
    • *WARN* ... java.lang.UnsupportedOperationException: The query read or traversed more than 100000 nodes.To avoid affecting other tasks, processing was stopped.
    • クエリを最適化して、走査するノードの数を減らします。
  • ログを監視して、ヒープメモリを大量に消費しているクエリがないかどうかを調べます。
    • *WARN* ... java.lang.UnsupportedOperationException: The query read more than 500000 nodes in memory.To avoid running out of memory, processing was stopped
    • クエリを最適化して、ヒープメモリの消費量を減らします。

AEM 6.0 ~ 6.2 では、AEM 起動スクリプトの JVM パラメーターを使用してノードのトラバーサルのしきい値を調整し、大きなクエリによる環境への過負荷を防ぐことができます。推奨値は以下のとおりです。

  • -Doak.queryLimitInMemory=500000
  • -Doak.queryLimitReads=100000

AEM 6.3 では、デフォルトで上述の 2 つのパラメーターが事前設定されており、OSGi QueryEngineSettings を使用して変更できます。

詳しくは、http://jackrabbit.apache.org/oak/docs/query/query-engine.html#Slow_Queries_and_Read_Limits を参照してください。

クエリパフォーマンスのチューニング

AEM におけるクエリパフォーマンス最適化のモットーは次のとおりです。

「制限は多いほどよい」

以下に、クエリのパフォーマンスを確保するために推奨される調整の概要を示します。まずクエリ、次にあまり目立たないアクティビティ、その後必要に応じてインデックス定義をチューニングします。

クエリステートメントの調整

AEM では、以下のクエリ言語がサポートされています。

  • Query Builder
  • JCR-SQL2
  • XPath

以下の例では、AEM 開発者が最もよく使用する Query Builder を使用していますが、JCR-SQL2 および XPath にも同じ原則が当てはまります。

  1. クエリが既存の Lucene プロパティインデックスに解決されるようにノードタイプの制限を追加します。

    • 最適化されていないクエリ
      • property=jcr:content/contentType
        property.value=article-page
    • 最適化されたクエリ
      • type=cq:Page
        property=jcr:content/contentType
        property.value=article-page

    ノードタイプの制限がないクエリにより、AEM では nt:base ノードタイプが想定されます。これは、AEM のすべてのノードのサブタイプなので、実質上ノードタイプの制限は存在しません。

    type=cq:Page を設定すると、このクエリは cq:Page ノードに限定され、AEM の cqPageLucene に解決されます。これにより、結果は AEM のノードのサブセット(cq:Page ノードのみ)に限定されます。

  2. クエリが既存の Lucene プロパティインデックスに解決されるようにクエリのノードタイプの制限を調整します。

    • 最適化されていないクエリ
      • type=nt:hierarchyNode
        property=jcr:content/contentType
        property.value=article-page
    • 最適化されたクエリ
      • type=cq:Page
        property=jcr:content/contentType
        property.value=article-page

    nt:hierarchyNode は、cq:Page の親ノードタイプです。カスタムアプリケーションを通じて jcr:content/contentType=article-pagecq:Page ノードのみに適用されるとすると、このクエリは、jcr:content/contentType=article-page である cq:Page ノードのみを返します。ただしこれは、以下の理由から、次善策としての制限となります。

    • nt:hierarchyNode から継承された他のノード(dam:Asset など)が、結果候補のセットに不必要に追加されます。
    • AEM で提供される、nt:hierarchyNode 用のインデックスは存在しませんが、cq:Page 用に提供されているインデックスはあります。

    type=cq:Page を設定すると、このクエリは cq:Page ノードのみに限定され、AEM の cqPageLucene に解決されます。これにより、結果は AEM のノードのサブセット(cq:Page ノードのみ)に限定されます。

  3. または、クエリが既存のプロパティインデックスに解決されるようにプロパティの制限を調整します。

    • 最適化されていないクエリ
      • property=jcr:content/contentType
        property.value=article-page
    • 最適化されたクエリ
      • property=jcr:content/sling:resourceType
        property.value=my-site/components/structure/article-page

    プロパティの制限を jcr:content/contentType(カスタム値)から既知のプロパティ sling:resourceType に変更すると、クエリはプロパティインデックス slingResourceType に解決されます。これは、sling:resourceType によってすべてのコンテンツにインデックスを作成します。

    (Lucene プロパティインデックスではなく)プロパティインデックスの使用が最も適しているのは、クエリがノードタイプを認識せず、単一のプロパティ制限によって結果セットが決まる場合です。

  4. クエリに可能な限り厳密なパス制限を追加します。例えば、/content/my-site よりも /content/my-site/us/en/ よりも /content/dam が推奨されます。

    • 最適化されていないクエリ
      • type=cq:Page
        path=/content
        property=jcr:content/contentType
        property.value=article-page
    • 最適化されたクエリ
      • type=cq:Page
        path=/content/my-site/us/en
        property=jcr:content/contentType
        property.value=article-page

    パス制限の範囲を path=/content から path=/content/my-site/us/en に指定すると、調査する必要があるインデックスエントリの数を減らすことができます。 単に /content/content/dam ではなく、クエリでパスを効果的に制限できる場合は、インデックスに evaluatePathRestrictions=true があることを確認します。

    evaluatePathRestrictions を使用すると、インデックスのサイズが大きくなります。

  5. 可能な場合は、LIKEfn:XXXX などのクエリの関数や操作を避けます。これらのコストは、制限に基づいた結果の数に伴って増減するからです。

    • 最適化されていないクエリ
      • type=cq:Page
        property=jcr:content/contentType
        property.operation=like
        property.value=%article%
    • 最適化されたクエリ
      • type=cq:Page
        fulltext=article
        fulltext.relPath=jcr:content/contentType

    LIKE 条件の評価には時間がかかります。これは、テキストがワイルドカードで始まる場合(「%...」)はインデックスを使用できないからです。jcr:contains 条件は、フルテキストのインデックスの使用を可能にするので、推奨されています。これには、解決された Lucene プロパティインデックスに、analayzed=true に設定された jcr:content/contentType のインデックスルールが必要です。

    fn:lowercase(..) などのクエリ関数の使用を最適化するのは、(より複雑で目立つインデックス分析設定の外部に)より高速な同等の手段がないので困難です。他の範囲制限を指定し、クエリ全体のパフォーマンスを向上させることをお勧めします。これには、関数の操作対象となる結果候補のセットをできるだけ小さくする必要があります。

  6. この調整は、Query Builder 固有であり、JCR-SQL2 または XPath には当てはまりません。

    完全な結果セットがすぐに必要でない場合は、Query Builder の guessTotal を使用します。

    • 最適化されていないクエリ
      • type=cq:Page
        path=/content
    • 最適化されたクエリ
      • type=cq:Page
        path=/content
        p.guessTotal=100

    クエリの実行時間が短くても結果の数が多い場合、p.guessTotal は、Query Builder のクエリにとって必要不可欠な最適化です。

    p.guessTotal=100 を指定すると、Query Builder は最初の 100 件の結果だけを収集し、さらに 1 つ以上の結果が存在するかどうかを示すブール値フラグを設定します(ただしカウントすると処理に時間がかかるので、残りの数は示されません)。この最適化は、ページネーションまたは無限ロードの使用例よりも優れており、結果のサブセットだけが増分的に表示されます。

既存のインデックスのチューニング

  1. 最適なクエリがプロパティインデックスに解決される場合、プロパティインデックスで可能なチューニングは最小限なので、できることはありません。

  2. できることがある場合、クエリは Lucene プロパティインデックスに解決される必要があります。解決できるインデックスがない場合は、「新しいインデックスの作成」に進んでください。

  3. 必要に応じて、クエリを XPath または JCR-SQL2 に変換します。

    • Query Builder クエリ
      • query type=cq:Page
        path=/content/my-site/us/en
        property=jcr:content/contentType
        property.value=article-page
        orderby=@jcr:content/publishDate
        orderby.sort=desc
    • Query Builder クエリから生成された XPath
      • /jcr:root/content/my-site/us/en//element(*, cq:Page)[jcr:content/@contentType = 'article-page'] order by jcr:content/@publishDate descending
  4. この XPath(または JCR-SQL2)を Oak Index Definition Generator に提供して、最適化された Lucene プロパティインデックス定義を生成します。

    生成された Lucene プロパティインデックス定義

    - evaluatePathRestrictions = true
    - compatVersion = 2
    - type = "lucene"
    - async = "async"
    - jcr:primaryType = oak:QueryIndexDefinition
      + indexRules 
        + cq:Page 
          + properties 
            + contentType 
                - name = "jcr:content/contentType"
                - propertyIndex = true
            + publishDate 
               - ordered = true
               - name = "jcr:content/publishDate"
  5. 生成された定義を、追加する形で既存の Lucene プロパティに手動で結合します。その他のクエリを満たすために使用される可能性があるので、既存の設定を削除しないよう注意してください。

    1. cq:Page を対象とする既存の Lucene プロパティインデックスを探します(インデックスマネージャーを使用)。この場合は、/oak:index/cqPageLucene です。
    2. 最適化したインデックス定義(手順 4)と既存のインデックス(/oak:index/cqPageLucene)の設定の差分を特定し、欠けている設定を最適化したインデックスから既存のインデックス定義に追加します。
    3. AEM のインデックス再作成のベストプラクティスにより、このインデックス設定の変更が既存コンテンツに影響するかどうかに基づいて、更新または再インデックス付けのいずれかが必要になります。

新しいインデックスの作成

  1. クエリが既存の Lucene プロパティインデックスに解決されないことを確認します。解決される場合は、前述の既存インデックスのチューニングに関する節を参照してください。

  2. 必要に応じて、クエリを XPath または JCR-SQL2 に変換します。

    • Query Builder クエリ
      • type=myApp:Author
        property=firstName
        property.value=ira
    • Query Builder クエリから生成された XPath
      • //element(*, myApp:Page)[@firstName = 'ira']
  3. この XPath(または JCR-SQL2)を Oak Index Definition Generator に提供して、最適化された Lucene プロパティインデックス定義を生成します。

    生成された Lucene プロパティインデックス定義

    - compatVersion = 2
    - type = "lucene"
    - async = "async"
    - jcr:primaryType = oak:QueryIndexDefinition
      + indexRules 
        + myApp:AuthorModel 
          + properties 
            + firstName 
              - name = "firstName"
              - propertyIndex = true
  4. 生成された Lucene プロパティインデックス定義をデプロイします。

    Oak Index Definition Generator によって新しいインデックスに提供された XML 定義を、Oak インデックス定義を管理する AEM プロジェクトに追加します(コードは Oak インデックス定義に依存するので、これらの定義はコードとして扱うことを忘れないでください)。

    通常の AEM ソフトウェア開発ライフサイクルに従って新しいインデックスをデプロイしてテストし、クエリがインデックスに解決され、効率よく実行されることを確認します。

    このインデックスを初めてデプロイしたときに、AEM によってインデックスに必要なデータが追加されます。

インデックスがないクエリおよびトラバーサルクエリに問題がない場合

AEM のコンテンツアーキテクチャは柔軟です。そのため、コンテンツ構造のトラバーサルが時間の経過と共に受け入れられないほど大きくならないことを予測したり保証したりすることは困難です。

こうした理由から、パス制限とノードタイプ制限の組み合わせによってトラバースされるノードが 20 個未満であることが保証される場合を除いて、インデックスがクエリを確実に満たすようにします。

クエリ開発ツール

アドビでのサポート

コミュニティによるサポート

  • Oak Index Definition Generator
    • XPath または JCR-SQL2 クエリステートメントから最適な Lucence プロパティインデックスを生成します。
  • AEM Chrome Plug-in
    • Google Chrome Web ブラウザーの拡張機能で、実行されたクエリとそのクエリプランなど、リクエストごとのログデータをブラウザーの開発ツールコンソールに公開します。
    • Sling Log Tracer 1.0.2 以上がインストールされ、AEM で有効になっている必要があります。

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