【Puma入門】Rails標準サーバーの仕組みをスレッドとワーカーから理解、pumaってなんぞやと
はじめに
かなり、久しぶりの執筆になります、最近は本業の方が忙しく疲れてしまい、なかなか記事の執筆に手が回りませんでした。
エンジニア2年目を迎えようとしていますが、成長しているのか、どうか分からない不安も少し出てきたこの頃です、後輩も来ますので、一緒に切磋琢磨して成長したいと思います。
Railsを扱った事がある方なら、Railsアプリを開発・デプロイする中で、Pumaという名前を何度も目にしたことがあると思います。
PumaはRailsのデフォルトWebサーバーとして長年使われていますが、
「スレッド？ワーカー？なんとなく設定してるけどよく分からない…」という方も多いのではないでしょうか？
最近、業務でサーバー負荷テストの実装とパフォーマンスチューニングをする際に、pumaの設定について見直したので、pumaについて忘れないように執筆しようと思います。
この記事では、Pumaの基本構造から、スレッド・ワーカーの挙動、設定チューニングの実践方法までを図解と共に丁寧に解説していきます！
Pumaとは何か？
Pumaは、Rubyで記述された軽量・高速なWebサーバーです。
- Railsでは、Rackアプリケーションとして動作します。
- Rails 5以降、標準のアプリケーションサーバーとして採用されています（以前はWebrickやUnicornなど）。
- puma以外にもapplication serverが存在します。
その他のアプリケーションサーバー
| サーバー | Puma | Unicorn | Passenger |
|---|---|---|---|
| 特徴 | スレッドベース | プロセスベース | 再起動不要 |
| 非同期処理に強い | 安定だがリソース消費大 | 使いやすいが商用だと高機能は有料 |
Pumaのスレッドとワーカーを理解する
Pumaの特徴は、「マルチスレッド・マルチプロセス」のサポートにあります。
🔸 スレッド（threads）
1つのプロセス内で複数のリクエストを同時に処理できます。
非同期的にI/O（DBアクセスなど）を待つことで、スレッドが無駄にブロックされるのを防ぎます。
max_threads_count = ENV.fetch("RAILS_MAX_THREADS") { 5 } # ここの数字でスレッド数を変更
min_threads_count = ENV.fetch("RAILS_MIN_THREADS") { max_threads_count }
threads min_threads_count, max_threads_count
workers ENV.fetch("WEB_CONCURRENCY") { 2 } # ここの数字を変更でワーカー数を変更
preload_app!
port ENV.fetch("PORT") { 3000 }
environment ENV.fetch("RAILS_ENV") { "development" }
- threads：スレッドプールのサイズ
- workers：ワーカープロセス数（HerokuやマルチコアCPUで有効）
- preload_app!：起動時にアプリを読み込んで、fork後のワーカーでメモリ使用を抑制
スレッド（threads）
1つのプロセス内で複数のリクエストを同時に処理できます。
- 非同期的にI/O（DBアクセスなど）を待つことで、スレッドが無駄にブロックされるのを防ぎます。
threads 4, 16
- 最小 4、最大 16 のスレッドを使う設定。
- リクエストの急増にも耐えつつ、アイドル状態のときはメモリ消費を抑えられる。
ワーカー（workers）
マルチプロセスを実現するための設定。
- 各ワーカーは独立したRailsアプリケーションのコピーとして動作。
- プロセスが分かれているため、メモリを共有しない。
workers 2
- 2プロセスを起動し、それぞれが独自のスレッドプールを持つ。
Puma Master
│
┌──────┴──────┐
│ │
Worker 1 Worker 2 ← 各プロセス
│ │ │ │ │ │ │ │ ← スレッド（リクエスト並列処理）
チューニングの考え方
スレッド数を決める基準
- アプリがI/O待ちの多い処理（DBアクセスや外部API呼び出しなど）を多用していれば、スレッド数を多めにするのが有効
- CPUバウンドな処理（画像処理など）が多い場合はスレッドよりワーカーで分散した方が良い
workersとthreadsの使い分け
| 状況 | 設定の考え方 |
|---|---|
| メモリ少ないサーバー | スレッド多め、ワーカー少なめ |
| CPUコアが多い | ワーカー多め、スレッド控えめ |
| HerokuやEC2など制限ある環境 | WEB_CONCURRENCYとRAILS_MAX_THREADSを適切に設定 |
まとめ
Pumaはマルチスレッド×マルチプロセスの柔軟なスケーラビリティを持つWebサーバー
適切なthreads・workers設定はアプリの特性と環境によって変わる
設定を見直すだけで、大幅なパフォーマンス改善も可能である
皆さんもぜひ試してみて下さい。
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