记一次Node和Go的性能测试

以前简单测过 go 的性能，高并发场景下确实比node会好一些，一直想找个时间系统性地测一下，手头正好有一台前段时间买的游戏主机，装了ubuntu就开测了

准备工作

1. 测试机和试压机系统都是ubuntu 18.04.1

2. 首先安装node和go，版本分别如下：

   node 10.13.0

   go 1.11

3. 测试机和试压机修改fd的限制​ ulimit -n 100000 ​，否则fd很快就用完了。

4. 如果是试压机是单机，并且QPS非常高的时候，也许你会经常见到试压机有N多的连接都是​TIME_WAIT​状态，具体原因可以在网上搜一下，执行以下命令即可：

   $ sysctl -w net.ipv4.tcp_timestamps=1
   $ sysctl -w net.ipv4.tcp_tw_reuse=1 
   $ sysctl -w net.ipv4.tcp_tw_recycle=1
   

5. 测试 工具 我用的是siege，版本是​3.0.8​。

6. 测试的js代码和go代码分别如下：

Node（官网的cluster示例代码）

const cluster = require('cluster');
const http = require('http');
const numCPUs = require('os').cpus().length;

if (cluster.isMaster) {
    console.log(`Master ${process.pid} is running`);
    
    // Fork workers.
    for (let i = 0; i < numCPUs; i++) {
    cluster.fork();
    }
    
    cluster.on('exit', (worker, code, signal) => {
    console.log(`worker ${worker.process.pid} died`);
});} else {
    // Workers can share any TCP connection
    // In this case it is an HTTP server
    http.createServer((req, res) => {
    res.end('hello world\n');
}).listen(8000);
    
console.log(`Worker ${process.pid} started`);}

Go

package main

import(
    "net/http"
    "fmt"
)

func hello(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
    fmt.Fprintf(w, "hello world")
}

func main() {
    http.HandleFunc("/", hello);
    err := http.ListenAndServe(":8000", nil);
    if err != nil {
            
    }
}

开始测试

首先开始并发量的测试，然而。。。游戏主机的CPU是i7-8700K，性能太强，以至于拿了两台mac也没能压满。。。

四处寻找一番，找到了好几年前花了千把块钱配的nas，上去一看是颗双核的i3-4170，妥了，这下肯定没问题

正式开始

跳过了小插曲，直接开测

I/O密集型场景

• Node - 多进程模型，可以看到因为所有请求都由master进程转发，master进程成为了瓶颈，在CPU占用100%的情况下，worker进程仅仅只占了50%，因此整体CPU利用率只有70%。
• qps: 6700

• Go - 单进程多线程模型，系统剩余CPU差不多也有30%，查了一下原因是因为网卡已经被打满了，千兆网卡看了下已经扎扎实实被打满了。
• qps: 37000

千兆网卡已经被打满了

在helloworld场景下，如果我们有万兆网卡，那么go的qps就是50000，go是node的7倍多，乍一看这个结果就非常有意思了，下面我们分析下原因：

1. 首先node官方给的cluster的例子去跑压测是有问题的，CPU物理核心双核，超线程成4核，姑且我们就认为有4核。
2. cluster的方案，先起主进程，然后再起跟CPU数量一样的子进程，所以现在总共5个进程，4个核心，就会造成上下文频繁切换，QPS异常低下
3. 基于以上结论，我减少了一个worker进程的数量

• Node 多进程模型下，1个主进程，3个worker进程
• qps: 15000 (直接翻倍)

以上的结果证明我们的想法是对的，并且这个场景下CPU利用率几乎达到了100%，不是很稳定，暂且我们可以认为压满了，所以我们可以认为1master4worker场景下，就是因为进程上下文频繁切换导致的qps低下

那么进一步想，如果把进程和CPU绑定，是不是可以进一步提高qps?

• Node 多进程模型，并且用​taskset​命令把进程和CPU绑定了
• qps: 17000 (比不绑定cpu性能提高了10%多)

结论 ：node在把CPU压满的情况下，最高qps为：17000，而go在cpu利用率剩余30%的情况，qps已经达到了37000，如果网卡允许，那么go理论上可以达到50000左右的qps，是node的2.9倍左右。

CPU密集场景

为了模拟CPU密集场景，并保证两边场景一致，我在node和go中，分别添加了一段如下代码，每次请求循环100W次，然后相加：

var b int
for a := 0; a < 1000000; a ++ {
	 b = b + a
}

• Node 多进程模型：这里我的测试方式是开了4个worker，因为在CPU密集场景下，瓶颈往往在woker进程，并且将4个进程分别和4个核绑定，master进程就让他随风飘摇吧
• qps: 3000

• go：go不用做特殊处理，不用感知进程数量，不用绑定cpu，改了代码直接走起
• qps: 6700，依然是node的两倍多

结论

Node因为用了V8，从而继承了单进程单线程的特性，单进程单线程好处是逻辑简单，什么锁，什么信号量，什么同步，都是浮云，老夫都是await一把梭。

而V8因为最初是使用在浏览器中，各种设置放在node上看起来就不是非常合理，比如最大使用内存在64位下才1.4G，虽然使用buffer可以避开这个问题，但始终是有这种限制，而且单线程的设计（磁盘I/0是多线程实现），注定了在如今的多核场景下必定要开多个进程，而多个进程又会带来进程间通信问题。

Go不是很熟，但是前段时间小玩过几次，挺有意思的，一直听闻Go性能好，今天简单测了下果然不错，但是包管理和错误处理方式实在是让我有点不爽。

总的来说在单机单应用的场景下，Go的性能总体在Node两倍左右，微服务场景下，Go也能起多进程，不过相比在机制上就没那么大优势了。

Node

优点

1. 单进程单线程，逻辑清晰
2. 多进程间环境隔离，单个进程down掉不会影响其他进程
3. 开发语言受众广，上手易

缺点

1. 多进程模型下，注定对于多核的利用会比较复杂，需要针对不同场景（cpu密集或者I/O密集）来设计程序
2. 语言本身因为历史遗留问题，存在较多的坑。

Go

优点

1. 单进程多线程，单个进程即可利用N核
2. 语言较为成熟，在语言层面就可以规避掉一些问题。
3. 单从结果上来看，性能确实比node好。

缺点

1. 包管理方案并不成熟，相对于npm来说，简直被按在地上摩擦
2. if err != nil ….
3. 多线程语言无法避开同步，锁，信号量等概念，如果对于锁等处理不当，会使性能大大降低，甚至死锁等。
4. 本身就一个进程，稍有不慎，进程down了就玩完了。