Node.js 异步性能与同步性能对比

前言

上周做了个分享，基于node.js的ECMAScript 6（es6）的应用。第一部分讲了node.js。其中引用到了很多地方都在说的：node.js的异步非阻塞模型能扛高并发，是构建高性能网站的利器。但是没有示例，大家也提出了很多疑问。所以今天在此补上一个简单的示例。

说明：下文中的同步是指：同步阻塞操作，异步是指：异步非阻塞操作。

同步与异步

多线程同步io操作示例图

(图片来自网络)

nodejs异步io示例图

(图片来自网络)

测试环境和工具：

windows 10 X64

node.js 5.3.0 下载地址

http_load (压力测试工具 100KB左右) Windows版本下载 、Linux版本下载地址

文件目录和步骤

1、node.js 同步异步性能测试运行文件 server.js

2、读写测试文件 jquery-1.8.2.min.js 与 server.js 同目录

3、运行server.js ,命令

node server.js

4、浏览器中查看页面可否访问 http://127.0.0.1:8888

5、运行http_load 查看性能差别

node.js 同步异步操作代码

同步和异步操作使用的是fs的readFileSync和readFile。server.js 如下所示：

//server.js
var fs = require('fs');
var http = require('http');

http.createServer(function(request, response){
response.writeHead(200, {
'Content-Type': 'text/plain'
});
var start = new Date().getTime();
//异步处理
//read back from the file
// fs.readFile('./jquery-1.8.2.min.js', function(err, data) {
//     if (err) throw err;
//     result = (new Date().getTime() - start ) + ' ms------'+data;
//     response.end(result);
// });

//同步处理
var result = fs.readFileSync('./jquery-1.8.2.min.js','utf-8');
response.end((new Date().getTime() - start ) + ' ms------'+result);
}).listen(8888);

console.log('Server running at http://127.0.0.1:8888/');

压力测试

http_load 使用的介绍：

命令格式：http_load -p 并发访问进程数 -s 访问时间 需要访问的URL文件

参数其实可以自由组合，参数之间的选择并没有什么限制。比如你写成http_load -parallel 5 -seconds

300 urls.txt也是可以的。我们把参数给大家简单说明一下。

-parallel 简写-p ：含义是并发的用户进程数。

-fetches 简写-f ：含义是总计的访问次数

-rate 简写-r ：含义是每秒的访问频率

-seconds简写-s ：含义是总计的访问时间

请将要测试的链接地址写在 urllist.txt 中

准备URL文件：urllist.txt，文件格式是每行一个URL，URL最好超过50－100个测试效果比较好.文件格式

测试语句

http_load -p 3000 -s 30 urllist.txt

参数了解了：说明执行了一个持续时间30秒的测试，每秒的频率为3000次。

测试结果对比

我们来看运行一条命令来看看它的返回结果，下面分了四种情况。

低并发（300次请求每秒，持续30秒）

1、同步操作结果



2、异步操作的结果

高并发（3000次请求每秒，持续30秒）

1、同步操作结果



2、异步操作的结果

最后一张图的结果分析：

1．49909 fetches, 140 max parallel, 239802e+9 bytes, in 30.0004 seconds

说明在上面的测试中运行了49909个请求，最大的并发进程数是140，总计传输的数据是239802e+9bytes，运行的时间是30.0004秒

2．48047.9 mean bytes/connection 说明每个连接平均传输的数据字节量为 48047.9 bytes

3．1663.61 fetches/sec, 7.99332e+07 bytes/sec

说明每秒的响应请求为 1663.61 ，每秒传递的数据为 7.99332e+07 bytes/sec

4．msecs/connect: 12.1416 mean, 382.968 max, 0.392 min说明每连接的平均响应时间是 12.1416 msecs（这里单位是毫秒）

，最大的响应时间 382.968 msecs，最小的响应时间 0.392 msecs

5．msecs/first-response: 13.904 mean, 396.654 max, 1.911 min 第一次响应的平均时间 63.5362 msecs，最大 396.654 ms ，最小 1.911

6、24573 bad byte counts 请求失败次数24573 次

7、HTTP response codes: code 200 – 25786 说明打开响应页面的类型，200 表示成功次数：25768，如果403或其他类型过多，那可能要注意是否系统遇到了瓶颈。

特殊说明：

1、测试结果中主要的指标是 fetches/sec、msecs/connect 这个选项，即服务器每秒能够响应的查询次数，用这个指标来衡量性能。

2、测试中 没有提供更高的每秒频率是因为http_load 报了个问题，最多运行 3197 个请求每秒。http_load：parallel may be at most 3197

总结

1、测试中node.js的异步和同步操作，http_load 发起的请求数目巨大，但是该数目在线性提高频率的情况下并不是线性增长，说明如此增长下去会慢慢遇到顶了。同步操作下每秒请求数目提高10倍，每秒请求数目接近翻倍。

2、最大的并发进程数目瓶颈 是143 左右，该值应该是固定值（估计与机器配置相关，大家可以验证一下）。

3、同步和异步操作 的每个连接平均传输的数据字节量 差异巨大有10倍的差距，同步操作和异步操作在并发量大幅增加，每个连接的平均字节变化不大。

4、每秒处理的请求数目有明显差异，低并发下异步操作每秒处理的请求量是同步操作的两倍，高并发下两者差异明显减小。同类型相比的话，同步操作提升明显，异步操作增长趋缓，但还是明显高于同步操作。

5、由于每秒处理的请求数目有明显差异，异步操作比同步操作多一个数量级，大约为20倍。

6、每个链接平均需要的毫秒数时间，同步大约是异步的10倍。最大值差异大，最小值差异小。

7、第一次响应平均需要的毫秒时间，低并发下，同步是异步操作的8.14被；大并发下，同步是异步的 3.5倍；

8、低并发下：同步请求成功率794/20240*100% = 3.92%， 异步请求成功率21772/41530*100% = 52.42%；高并发下：同步请求成功率1557/38011*100% = 4.096%，异步请求成功率25786/49909*100% = 51.66%；不同并发下，同类型的操作成功率差别不大，但是异步操作的成功率是同步操作的12.5倍左右。

一句话：异步操作在处理的性能上还是优于同步操作