分散カウンタ

多くのリアルタイム アプリにはカウンタとして働くドキュメントがあります。たとえば、投稿の「いいね」や特定のアイテムの「お気に入り」をカウントしたい場合があります。

Cloud Firestore では、1 つのドキュメントを 1 秒間に約 1 回しか更新できません。これはトラフィックの多いアプリケーションでは少なすぎる可能性があります。

解決策: 分散カウンタ

カウンタをもっと頻繁に更新できるようにするには、分散カウンタを作成します。各カウンタは「シャード」のサブコレクションを持つドキュメントであり、カウンタの値はシャードの値の合計です。

書き込みスループットはシャードの数に比例して増加するため、10 個のシャードを持つ分散カウンタは従来のカウンタの 10 倍の書き込みを処理できます。

ウェブ

// counters/${ID}
{
  "num_shards": NUM_SHARDS,
  "shards": [subcollection]
}

// counters/${ID}/shards/${NUM}
{
  "count": 123
}

Swift

// counters/${ID}
struct Counter {
    let numShards: Int

    init(numShards: Int) {
        self.numShards = numShards
    }
}

// counters/${ID}/shards/${NUM}
struct Shard {
    let count: Int

    init(count: Int) {
        self.count = count
    }
}

Android

// counters/${ID}
public class Counter {
    int numShards;

    public Counter(int numShards) {
        this.numShards = numShards;
    }
}

// counters/${ID}/shards/${NUM}
public class Shard {
    int count;

    public Shard(int count) {
        this.count = count;
    }
}

次のコードは、分散カウンタを初期化します。

ウェブ

function createCounter(ref, num_shards) {
    var batch = db.batch();

    // Initialize the counter document
    batch.set(ref, { num_shards: num_shards });

    // Initialize each shard with count=0
    for (let i = 0; i < num_shards; i++) {
        let shardRef = ref.collection('shards').doc(i.toString());
        batch.set(shardRef, { count: 0 });
    }

    // Commit the write batch
    return batch.commit();
}

Swift

func createCounter(ref: DocumentReference, numShards: Int) {
    ref.setData(["numShards": numShards]){ (err) in
        for i in 0...numShards {
            ref.collection("shards").document(String(i)).setData(["count": 0])
        }
    }
}

Android

public Task<Void> createCounter(final DocumentReference ref, final int numShards) {
    // Initialize the counter document, then initialize each shard.
    return ref.set(new Counter(numShards))
            .continueWithTask(new Continuation<Void, Task<Void>>() {
                @Override
                public Task<Void> then(@NonNull Task<Void> task) throws Exception {
                    if (!task.isSuccessful()) {
                        throw task.getException();
                    }

                    List<Task<Void>> tasks = new ArrayList<>();

                    // Initialize each shard with count=0
                    for (int i = 0; i < numShards; i++) {
                        Task<Void> makeShard = ref.collection("shards")
                                .document(String.valueOf(i))
                                .set(new Shard(0));

                        tasks.add(makeShard);
                    }

                    return Tasks.whenAll(tasks);
                }
            });
}

カウンタをインクリメントするには、シャードをランダムに選択し、トランザクションでカウントをインクリメントします。

ウェブ

function incrementCounter(db, ref, num_shards) {
    // Select a shard of the counter at random
    const shard_id = Math.floor(Math.random() * num_shards).toString();
    const shard_ref = ref.collection('shards').doc(shard_id);

    // Update count in a transaction
    return db.runTransaction(t => {
        return t.get(shard_ref).then(doc => {
            const new_count = doc.data().count + 1;
            t.update(shard_ref, { count: new_count });
        });
    });
}

Swift

func incrementCounter(ref: DocumentReference, numShards: Int) {
    // Select a shard of the counter at random
    let shardId = Int(arc4random_uniform(UInt32(numShards)))
    let shardRef = ref.collection("shards").document(String(shardId))

    // Update count in a transaction
    db.runTransaction({ (transaction, errorPointer) -> Any? in
        do {
            let shardData = try transaction.getDocument(shardRef).data() ?? [:]
            let shardCount = shardData["count"] as! Int
            transaction.updateData(["count": shardCount + 1], forDocument: shardRef)
        } catch {
            // Error getting shard data
            // ...
        }

        return nil
    }) { (object, err) in
        // ...
    }
}

Android

public Task<Void> incrementCounter(final DocumentReference ref, final int numShards) {
    int shardId = (int) Math.floor(Math.random() * numShards);
    final DocumentReference shardRef = ref.collection("shards").document(String.valueOf(shardId));

    return db.runTransaction(new Transaction.Function<Void>() {
        @Override
        public Void apply(Transaction transaction) throws FirebaseFirestoreException {
            Shard shard = transaction.get(shardRef).toObject(Shard.class);
            shard.count += 1;

            transaction.set(shardRef, shard);
            return null;
        }
    });
}

カウントの合計を取得するには、すべてのシャードを照会して count フィールドを合計します。

ウェブ

function getCount(ref) {
    // Sum the count of each shard in the subcollection
    return ref.collection('shards').get().then(snapshot => {
        let total_count = 0;
        snapshot.forEach(doc => {
            total_count += doc.data().count;
        });

        return total_count;
    });
}

Swift

func getCount(ref: DocumentReference) {
    ref.collection("shards").getDocuments() { (querySnapshot, err) in
        var totalCount = 0
        if err != nil {
            // Error getting shards
            // ...
        } else {
            for document in querySnapshot!.documents {
                let count = document.data()["count"] as! Int
                totalCount += count
            }
        }

        print("Total count is \(totalCount)")
    }
}

Android

public Task<Integer> getCount(final DocumentReference ref) {
    // Sum the count of each shard in the subcollection
    return ref.collection("shards").get()
            .continueWith(new Continuation<QuerySnapshot, Integer>() {
                @Override
                public Integer then(@NonNull Task<QuerySnapshot> task) throws Exception {
                    int count = 0;
                    for (DocumentSnapshot snap : task.getResult()) {
                        Shard shard = snap.toObject(Shard.class);
                        count += shard.count;
                    }
                    return count;
                }
            });
}

制限事項

上記の解決策は Cloud Firestore で共有カウンタを作成するスケーラブルな方法ですが、次の制限に注意する必要があります。

  • シャードの数 - シャードの数は分散カウンタのパフォーマンスに影響を与えます。シャードが少なすぎると、再試行が必要となるトランザクションが発生し、結果的に書き込みが遅くなります。シャードが多すぎると、読み取り速度が遅くなり、コストがかかります。
  • コスト - シャードのサブコレクション全体を読み込まなければならないため、カウンタ値を読み取るコストはシャードの数に比例して増加します。

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