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モバイルWeb体験の検証

AMP(Accelerated Mobile Pages)の表示速度を検証する

2019年3月25日
著者: 竹洞 陽一郎

Googleが推奨しているAMP (Accelerated Mobile Pages)をWebパフォーマンス(表示速度)の高速化として採用している方も多いでしょう。
実際に、AMPはどのくらいの表示速度なのでしょうか?
AMPのページを計測して、分析してみました。

ダウンロード時間

まず、ファイルのダウンロード時間を見ます。

4Gエミュレート(下り30Mbps)

AMPのページを15分に1回の頻度で、現在の4Gの下り帯域(30Mbps)で設定して、30日間、15分に1回の頻度で計測したものです。

4Gエミュレート(下り30Mbps)で計測したダウンロード時間

これを30日分の品質として、累積分布関数で見ます。

4Gエミュレート(下り30Mbps)で計測したダウンロード時間の累積分布関数

変曲点は、99パーセンタイルです。
この30日間において、99パーセントの確率で、4.951秒でダウンロードを完了したという事が言えます。

リアル4G

リアル4Gのダウンロード時間は、こちらになります。

リアル4G(NTTドコモ、SoftBank)で計測したダウンロード時間

これを30日分の品質として、累積分布関数で見ます。

リアル4G(NTTドコモ、SoftBank)で計測したダウンロード時間の累積分布関数

変曲点は、NTTドコモで97パーセンタイル、SoftBankで99パーセンタイルです。
この30日間において、

という事が言えます。

表示開始時間(Render Start)と表示完了時間(Document Complete)

もちろん、現在のWebパフォーマンス(表示速度)の主たる指標は、表示開始(Render Start)と表示完了(Document Complete)の時間です。

4Gエミュレート(下り30Mbps)

4Gエミュレート(下り30Mbps)で計測した表示開始時間(Render Start)と表示完了時間(Document Complete)
4Gエミュレート(下り30Mbps)で計測した表示開始時間(Render Start)と表示完了時間(Document Complete)の累積分布関数

変曲点は、96パーセンタイルです。
この30日間において、96パーセントの確率で、表示開始0.702秒以内、表示完了2.236秒以内で配信できたと言えます。

表示開始時間(Render Start)については、大まかに5つの層に分かれています。

表示完了については、1.976秒を中心として、バラツキが分布しています。

表示開始と表示完了のバラツキは、何が原因なのでしょうか?

4Gエミュレート(下り30Mbps)のパフォーマンスをホスト別に分解する

これをページを構成しているホスト別のパフォーマンスのデータに分ける事で、その原因が判明します。
3つの大きな原因があることが分かります。

google.comからのHTML配信の遅延

まず、google.comからHTMLの初出時間が遅くなっています。
Wait(待機時間:サーバからのレスポンス待ち)で、0.8秒消費しています。

4Gエミュレート(下り30Mbps)のgoogle.com遅延時のWaterfall図

これを経時データとして見ると、以下のようになります。
かなり時間帯バラツキがあり、且つパターン化している事が分かります。

4Gエミュレート(下り30Mbps)のgoogle.comの経時パフォーマンス

ampproject.orgからのJavaScript配信の遅延

次に、cdn.ampproject.orgから配信しているBolti圧縮されたJavaScriptの配信が遅くなっています。

4Gエミュレート(下り30Mbps)のcdn.ampproject.org遅延時のWaterfall図

これを経時データとして見ると、以下のように、262~975msの幅で、大きく、そして細かく、定常的に、ばらついている事が分かります。

4Gエミュレート(下り30Mbps)のcdn.ampproject.orgの経時パフォーマンス

<オリジンドメイン>.cdn.ampproject.orgからの画像配信の遅延

AMPでは、キャッシュ配信として、CDN最大手のCloudflareとampproject.orgの2つが選べます。
AMPページのキャッシュの仕組み

Cloudflare AMP キャッシュ URL の例
https://amp.cloudflare.com/c/foo.com/amp_document.html
Google AMP キャッシュ URL の例
https://foo-com.cdn.ampproject.org/c/s/foo.com/amp_document.html

foo-comの箇所が、オリジンのドメインが入る部分です。
cdn.ampproject.comから画像を配信していると遅延します。

4Gエミュレート(下り30Mbps)の<オリジンドメイン>.cdn.ampproject.org遅延時のWaterfall図

これを経時データとして見ると、google.comと同じような遅延パターンとなっているのが分かります。

4Gエミュレート(下り30Mbps)の<オリジンドメイン>.cdn.ampproject.orgの経時パフォーマンス

結論

以上から、以下の事が言えます。

表示開始の遅延要因
  • google.com
  • cdn.ampproject.org
表示完了の遅延要因
  • <オリジンドメイン>.cdn.ampproject.orgからの配信

リアル4G

リアル4Gで計測した表示開始時間(Render Start)と表示完了時間(Document Complete)
リアル4Gで計測した表示開始時間(Render Start)と表示完了時間(Document Complete)の累積分布関数

変曲点は、NTTドコモで97パーセンタイル、SoftBankで99パーセンタイルです。
この30日間において、

という事が言えます。

リアル4Gのパフォーマンスをホスト別に分解する

遅延原因となっているホストは、既に4Gエミュレート計測の方で判明しています。
それでは、4Gエミュレート計測とリアル4Gの計測の双方を使う理由は何でしょうか?
Webパフォーマンス改善の実務上は、以下の理由があります。

google.com、cdn.ampproject.org、<オリジンドメイン>.cdn.ampproject.org、この3つについて、ネットワークコンポーネントを分解してみましょう。

google.comのネットワークコンポーネント分解

google.comのネットワークコンポーネント分解(リアル4G)

全体的に、4Gエミュレートより、時間が掛かり、バラツキの度合いが広がっています。
NTTドコモでの計測は、3月4日~8日まで、著しい遅延や、接続障害も発生しています。
Wait(待機)、Load(読込)、SSLは定常的に遅い事が分かります。

cdn.ampproject.orgのネットワークコンポーネント分解

cdn.ampproject.orgのネットワークコンポーネント分解(リアル4G)

DNSのバラツキが非常に大きいです。
Connect(接続)、Wait(待機)、Load(読込)、SSLは定常的に遅いのは、google.comと同じです。

<オリジンドメイン>.cdn.ampproject.orgのネットワークコンポーネント分解

<オリジンドメイン>.cdn.ampproject.orgのネットワークコンポーネント分解(リアル4G)

こちらも、DNSのバラツキが大きいです。
Connect(接続)はそれほど遅延しているわけではないです。
Wait(待機)が遅い事が分かります。

まとめ

以上の検証データを、性能表としてまとめると以下のようになります。

AMPのWebパフォーマンス(表示速度)の性能
回線種別変曲点表示開始(Render Start)表示完了(Document Complete)
4Gエミュレート96パーセンタイル0.702秒2.236秒
NTTドコモ97パーセンタイル0.901秒2.348秒
SoftBank99パーセンタイル0.900秒2.184秒

ファイルの構成数や容量を考えると、もう少し速く配信できて良いと考えます。
十分に、表示開始0.5秒以内、表示完了1秒を目指せる構成です。
しかし、それを阻んでいるのは、サーバの遅延です。

この3つのサーバは、IPアドレスでtracerouteをやってもらえば分かりますが、日本国内にあります。
ネットワークの物理的距離で遅延が発生しているわけではないです。
全て、サーバの処理時間に関係する遅延です。

AMPがその構成からすると本来期待されるパフォーマンスに至っていない現象は、どんなに軽量化したとしても、サーバのキャパシティが逼迫してしまうと遅延するというのが、よく分かる事例でもあるのです。


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