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Java&Go 高性能队列之 channel 性能测试

作者:FunTester
  • 2022 年 2 月 16 日
  • 本文字数:3773 字

    阅读完需:约 12 分钟

之前写了两篇 Java 的高性能队列性能测试实践文章,发现了一些比较通用的规律,总体上Disruptor性能是要领先LinkedBlockingQueue的。先回顾一下Java&Go高性能队列之LinkedBlockingQueue性能测试Java&Go高性能队列之Disruptor性能测试


那么理论上性能更高的 Go 语言中的channel (下文中的也称为队列)性能如何呢,下面我将对它进行同样的性能测试。


测试场景设计的思路与前两篇文章相同,通过三个场景对变量的修改进行对比压测,包括不限于数量、大小、goroutine 的数量。

结论

总体来说channel性能还是在性能足够高,完全满足现在压测需求。总结起来几点比较通用的参考:


  • Go 语言 channel 性能足够好,首先与生产者生产能力,工作中需要提升生产能力

  • 消息体越小越好

  • channel 的 size 长度并不重要

  • 创建请求对象上fasthttp.Request居然还不如net/http.Request,可能跟没有 release 掉有关。

简介

Go 语言中的通道(channel)是一种特殊的类型。通道像一个传送带或者队列,总是遵循先入先出(First In First Out)的规则,保证收发数据的顺序。每一个通道都是一个具体类型的导管,也就是声明 channel 的时候需要为其指定元素类型。如果说 goroutine 是 Go 程序并发的执行体,channel 就是它们之间的连接。channel 是可以让一个 goroutine 发送特定值到另一个 goroutine 的通信机制。


在我查资料的过程中,发现 Go 语言在锁解决(多协程/多 goroutine 安全)的层面有很多很优秀的功能,显示在不同场景下会比channel性能更高。但是我在阅读 goreplay 源码的过程中,看到的更多还是channel的实践。等我逐步提高自己 Go 语言多协程编程能力之后再来测试其他实现。

测试结果

这里性能只记录每毫秒处理消息(对象)个数作为评价性能的唯一标准。在我测试Disruptor框架的过程中,发现这个单一指标有点有失偏颇,后续如果还有下一轮的测试的话,我再优化这个地方。

数据说明

这里我用了三种net/http中的Request,创建方法均使用原生 API,为了区分大小的区别,我会响应增加一些 header 和 URL 长度。


小对象:


        get, _ := http.NewRequest("GET", base.Empty, nil)
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中对象:


        get,_ := http.NewRequest("GET",base.Empty, nil)        get.Header.Add("token", token)        get.Header.Add("Connection", base.Connection_Alive)        get.Header.Add("User-Agent", base.UserAgent)
复制代码


大对象:


        get,_ := http.NewRequest("GET",base.Empty, nil)        get.Header.Add("token", token)        get.Header.Add("token1", token)        get.Header.Add("token2", token)        get.Header.Add("token3", token)        get.Header.Add("token4", token)        get.Header.Add("token5", token)        get.Header.Add("Connection", base.Connection_Alive)        get.Header.Add("User-Agent", base.UserAgent)
复制代码

生产者


针对net/http中的Request消息体结论如下:

  1. 长度在 50 万 ~ 1000 万没有明显差异

  2. 生产者越多越好(20 以内,再多增益效果不明显)

  3. 消息体尽可能小

消费者



针对net/http中的Request消息体结论如下:


  1. 长度在 50 万 ~ 500 万没有明显差异

  2. 消费者 10 ~ 20 以内到达峰值

  3. 消息体尽可能小


消费者并发越多越好,这个在实际工作中消费者消费消息会有耗时,消费者 goroutine 会很多,要根据实际情况设置消费者数量,或者在压测过程中灵活增减消费者数量,这点跟Disruptor不同。

生产者 & 消费者

这里的线程数指的是生产者或者消费者的数量,总体线程数是此数值的 2 倍。




针对net/http中的Request消息体结论如下:


  1. 消息队列积累消息对性能影响不大

  2. 消费次数越多,性能反而有点下降,应该是生产者速率不足导致

  3. 消息体尽可能小,不过性能下降不多

测试用例

总体代码逻辑与 Java 和 Groovy 用例一样,有几处差别如下:


这里我用了sync.WaitGroup代替了java.util.concurrent.CountDownLatch,暂时没有找到合适的功能替换java.util.concurrent.CyclicBarrier,经过测试并不影响测试结果,所以略过此项。


Go语言的channel有个先天的优势,就是必需得设置size,相当于提前分配内存了。这点是我之前没想到的,当我回去复测LinkedBlockingQueue的时候发现并没有明显的性能差异,对于测试结果影响可忽略。


我还用了atomic.AddInt32解决计数安全的问题,这里不多分享了,有兴趣可以搜一下官方文档学习使用。

生产者场景

func TestQueue(t *testing.T) {  var index int32 = 0  rs := make(chan *http.Request, total+10000)  var group sync.WaitGroup  group.Add(threadNum)  milli := futil.Milli()  funtester := func() {    go func() {      for {        l := atomic.AddInt32(&index, 1)        if l%piece == 0 {          m := futil.Milli()          log.Println(m - milli)          milli = m        }        if l > total {          break        }        get := getRequest()        rs <- get      }      group.Done()    }()  }  start := futil.Milli()  for i := 0; i < threadNum; i++ {    funtester()  }  group.Wait()  end := futil.Milli()
log.Println(atomic.LoadInt32(&index)) log.Printf("平均每毫秒速率%d", total/(end-start))}
复制代码

消费者场景


func TestConsumer(t *testing.T) { rs := make(chan *http.Request, total+10000) var group sync.WaitGroup group.Add(10) funtester := func() { go func() { for { if len(rs) > total { break } get := getRequest()
rs <- get } group.Done() }() } for i := 0; i < 10; i++ { funtester() } group.Wait() log.Printf("造数据完成! 总数%d", len(rs)) totalActual := int64(len(rs)) var conwait sync.WaitGroup conwait.Add(threadNum) consumer := func() { go func() { FUN: for { select { case <-rs: case <-time.After(10 * time.Millisecond): break FUN } } conwait.Done() }() } start := futil.Milli() for i := 0; i < threadNum; i++ { consumer() } conwait.Wait() end := futil.Milli() log.Printf("平均每毫秒速率%d", totalActual/(end-start))
}
复制代码

生产者 & 消费者 场景

这里我引入了另外一个变量:初始队列长度 length,用例运行之前将队列按照这个长度进行单线程填充。


func TestConsumer(t *testing.T) {  rs := make(chan *http.Request, total+10000)  var group sync.WaitGroup  group.Add(10)  funtester := func() {    go func() {      for {        if len(rs) > total {          break        }        get := getRequest()
rs <- get } group.Done() }() } for i := 0; i < 10; i++ { funtester() } group.Wait() log.Printf("造数据完成! 总数%d", len(rs)) totalActual := int64(len(rs)) var conwait sync.WaitGroup conwait.Add(threadNum) consumer := func() { go func() { FUN: for { select { case <-rs: case <-time.After(10 * time.Millisecond): break FUN } } conwait.Done() }() } start := futil.Milli() for i := 0; i < threadNum; i++ { consumer() } conwait.Wait() end := futil.Milli() log.Printf("平均每毫秒速率%d", totalActual/(end-start))
}
复制代码

生产对象

func getRequest() *http.Request {  //get, _ := http.NewRequest("GET", base.Empty, nil)
//get,_ := http.NewRequest("GET",url, nil) //get.Header.Add("token", token) //get.Header.Add("Connection", base.Connection_Alive) //get.Header.Add("User-Agent", base.UserAgent)
get,_ := http.NewRequest("GET",url, nil) get.Header.Add("token", token) get.Header.Add("token1", token) get.Header.Add("token2", token) get.Header.Add("token3", token) get.Header.Add("token4", token) get.Header.Add("token5", token) get.Header.Add("Connection", base.Connection_Alive) get.Header.Add("User-Agent", base.UserAgent)
return get}
复制代码


 
复制代码

基准测试

下面是我使用 FunTester(Go 语言版本)性能测试框架对三种消息对象的生产代码进行的测试结果。没想到net/http的性能还不如 Java 的,有点奇怪。



下面是fasthttp.Request的基准测试结果:



fasthttp.Request居然还不如net/http.Request,有点奇怪。


测试用例如下:


// TestBase// @Description: 基准测试// @param tfunc TestBase(t *testing.T) {  execute.ExecuteRoutineTimes(func() {    getRequest()  },total,threadNum)}
复制代码

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