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服务端 I/O 性能大比拼:Node、PHP、Java 和 Go

数据分析与开发  · 公众号  · 数据库  · 2017-06-18 21:15

正文

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关于它如何与系统集成,就像这样:



相当简单:一个请求,一个进程。I/O是阻塞的。优点是什么呢?简单,可行。那缺点是什么呢?同时与20,000个客户端连接,你的服务器就挂了。由于内核提供的用于处理大容量I/O(epoll等)的工具没有被使用,所以这种方法不能很好地扩展。更糟糕的是,为每个请求运行一个单独的过程往往会使用大量的系统资源,尤其是内存,这通常是在这样的场景中遇到的第一件事情。


注意:Ruby使用的方法与PHP非常相似,在广泛而普遍的方式下,我们可以将其视为是相同的。


多线程的方式:Java


所以就在你买了你的第一个域名的时候,Java来了,并且在一个句子之后随便说一句“dot com”是很酷的。而Java具有语言内置的多线程(特别是在创建时),这一点非常棒。


大多数Java网站服务器通过为每个进来的请求启动一个新的执行线程,然后在该线程中最终调用作为应用程序开发人员的你所编写的函数。


在Java的Servlet中执行I/O操作,往往看起来像是这样:


public void doGet ( HttpServletRequest request ,

HttpServletResponse response ) throws ServletException , IOException

{

// 阻塞的文件I/O

InputStream fileIs = new FileInputStream ( "/path/to/file" );

// 阻塞的网络I/O

URLConnection urlConnection = ( new URL ( "http://example.com/example-microservice" )). openConnection ();

InputStream netIs = urlConnection . getInputStream ();

// 更多阻塞的网络I/O

out . println ( "..." );

}


由于我们上面的doGet方法对应于一个请求并且在自己的线程中运行,而不是每次请求都对应需要有自己专属内存的单独进程,所以我们会有一个单独的线程。这样会有一些不错的优点,例如可以在线程之间共享状态、共享缓存的数据等,因为它们可以相互访问各自的内存,但是它如何与调度进行交互的影响,仍然与前面PHP例子中所做的内容几乎一模一样。每个请求都会产生一个新的线程,而在这个线程中的各种I/O操作会一直阻塞,直到这个请求被完全处理为止。为了最小化创建和销毁它们的成本,线程会被汇集在一起,但是依然,有成千上万个连接就意味着成千上万个线程,这对于调度器是不利的。


一个重要的里程碑是,在Java 1.4 版本(和再次显著升级的1.7 版本)中,获得了执行非阻塞I/O调用的能力。大多数应用程序,网站和其他程序,并没有使用它,但至少它是可获得的。一些Java网站服务器尝试以各种方式利用这一点; 然而,绝大多数已经部署的Java应用程序仍然如上所述那样工作。



Java让我们更进了一步,当然对于I/O也有一些很好的“开箱即用”的功能,但它仍然没有真正解决问题:当你有一个严重I/O绑定的应用程序正在被数千个阻塞线程狂拽着快要坠落至地面时怎么办。


作为一等公民的非阻塞I/O:Node


当谈到更好的I/O时,Node.js无疑是新宠。任何曾经对Node有过最简单了解的人都被告知它是“非阻塞”的,并且它能有效地处理I/O。在一般意义上,这是正确的。但魔鬼藏在细节中,当谈及性能时这个巫术的实现方式至关重要。


本质上,Node实现的范式不是基本上说“在这里编写代码来处理请求”,而是转变成“在这里写代码开始处理请求”。每次你都需要做一些涉及I/O的事情,发出请求或者提供一个当完成时Node会调用的回调函数。







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