云原生時(shí)代，Java還是Go?
Java曾經(jīng)著名的座右銘："一次編寫，到處運(yùn)行"，已經(jīng)很過時(shí)了，因?yàn)楝F(xiàn)在我們只想在容器里運(yùn)行代碼。在容器里，一個(gè) "Just in time "的編譯器意義不大。
出于這個(gè)原因，可能為了更好地適應(yīng)云計(jì)算，Java生態(tài)系統(tǒng)正處于轉(zhuǎn)型之中。Oracle 的GraalVm允許將字節(jié)碼編譯成Linux可執(zhí)行文件(ELF)，而Rad Heat的Quarkus以及其他框架，則立志讓響應(yīng)式服務(wù)這件事變得更簡單。Quarkus以Netty和Vertx.x為核心，可以用來構(gòu)建非常高效的響應(yīng)式Web服務(wù)。
Java編譯成可執(zhí)行二進(jìn)制文件，以毫秒級的速度啟動，內(nèi)存占用很小。這樣就可以利用Java生態(tài)系統(tǒng)，甚至可以用其他JVM語言(如Scala和Kotlin)編寫。你可以用online項(xiàng)目生成器玩玩Quarkus，或者用maven插件在本地生成一個(gè)項(xiàng)目。
而Golang則是為云而生的，在容器中運(yùn)行時(shí)，沒有遺留負(fù)擔(dān)。它被認(rèn)為是云端的編程語言。生成的二進(jìn)制可執(zhí)行文件很小，快速啟動，內(nèi)存占用也很小，而且這是從Go誕生之初就具備的特性。Golang的流行對 Java 世界形成了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。
Java有機(jī)會嗎，也許只有時(shí)間才會告訴我們最終答案。然而，出于好奇，我想從性能和開發(fā)體驗(yàn)方面比較一下 Java 和 Golang 的云原生服務(wù)。
在這篇文章中，我將使用兩種語言來寫同樣的服務(wù)。比較它們的CPU使用率、RAM、延遲和運(yùn)行速度。這些服務(wù)將在容器中啟動，資源分配相同，使用ab來測試。
對于我的案例來說，這是一個(gè) "足夠好 "的基準(zhǔn)，因?yàn)槲也患僭O(shè)找到最好/最差的基準(zhǔn)結(jié)果，而是在同一環(huán)境下執(zhí)行運(yùn)行兩個(gè)基準(zhǔn)測試進(jìn)行比較。
場景
這兩個(gè)服務(wù)將連接到在另一個(gè)容器中運(yùn)行的MySQL數(shù)據(jù)庫，有一個(gè)表和三行數(shù)據(jù)。
每一個(gè)服務(wù)都會獲取所有記錄，將它們轉(zhuǎn)化為對象，然后輸出JSON數(shù)組。
ab將發(fā)出10K請求，并發(fā)級別為100，quarkus JVM版本運(yùn)行兩次(用于測試 "冷"/"暖 "JVM)。
Go語言版本
Go語言版本使用gin框架。
- # the service
- package main
- import (
- "database/sql"
- "fmt"
- "github.com/gin-gonic/gin"
- _ "github.com/go-sql-driver/mysql"
- "net/http"
- )
- type Fruit struct {
- Id int `json:"id"`
- Name string `json:"name"`
- }
- var con *sql.DB
- func init(){
- //opening a mysql connection pool with another container
- db, err := sql.Open("mysql", "root:password@tcp(host.docker.internal:3306)/payments")
- if err != nil {
- panic("failed to open a mysql connection")
- }
- con = db
- }
- func main() {
- r := gin.Default()
- r.GET("/fruits", fruits)
- r.Run() //server up on 8080
- }
- // THE REQUEST HANDLER
- func fruits(c *gin.Context) {
- fruits := getFruits()
- c.JSON(http.StatusOK, fruits)
- }
- func getFruits() []Fruit {
- rows, _ := con.Query("SELECT * FROM fruits")
- fruits := []Fruit{}
- for rows.Next() {
- var r Fruit
- rows.Scan(&r.Id, &r.Name)
- fruits = append(fruits, r)
- }
- return fruits
- }
Golang的MySQL驅(qū)動的使用go-sql-driver。golang的代碼風(fēng)格是非常明確的。一種一切都在眼前態(tài)度。主函數(shù)啟動服務(wù)器，配置請求處理程序，打開DB連接。
編譯本地可執(zhí)行文件
Kotlin版本
- package org.acme
- import io.vertx.core.json.JsonArray
- import io.vertx.core.json.JsonObject
- import io.vertx.mutiny.mysqlclient.MySQLPool
- import io.vertx.mutiny.sqlclient.Row
- import io.vertx.mutiny.sqlclient.RowSet
- import java.util.concurrent.CompletionStage
- import javax.inject.Inject
- import javax.ws.rs.GET
- import javax.ws.rs.Path
- import javax.ws.rs.Produces
- import javax.ws.rs.core.MediaType
- @Path("/fruits")
- class FruitResource {
- @field:Inject
- lateinit var client: MySQLPool
- @GET
- @Produces(MediaType.APPLICATION_JSON)
- fun listFruits(): CompletionStage<JsonArray> {
- return client.query("SELECT * FROM fruits").execute()
- .map { rows: RowSet<Row> ->
- rows.fold(JsonArray()) { array, row ->
- array.add(JsonObject()
- .put("id", row.getLong("id"))
- .put("name", row.getString("name")))
- }
- }.subscribeAsCompletionStage()
- }
- }
數(shù)據(jù)庫連接使用Quarkus React Mysql 擴(kuò)展。
與Go版本相比，代碼有很大不同，比如CDI依賴注入，使用javax注釋的聲明式路由，自動配置解析，以及數(shù)據(jù)源/連接創(chuàng)建/服務(wù)器引導(dǎo)。這是使用框架的代價(jià)，它為你完成了繁重的工作，并決定了做事方式。不過，它比go版本代碼要簡短很多。
這里使用Netty響應(yīng)式web服務(wù)器，由Vert.x多事件循環(huán)包裝，還有一個(gè)Vert.x響應(yīng)式MySQL驅(qū)動，這樣可以用一個(gè)線程處理多個(gè)DB連接。
另外，我可以使用Kotlin的集合庫的fold函數(shù)，這種函數(shù)還沒有通用的Go版本。
編譯Java版本的可執(zhí)行文件
我已經(jīng)弄清楚構(gòu)建過程中發(fā)生了什么，其核心是SubstrateVM。它被設(shè)計(jì)在AOT過程中的可嵌入虛擬機(jī)，它會鏈接到我們的代碼，并作為一個(gè)單元進(jìn)行編譯。然而根據(jù)Oracle的說法，SubstrateVM的優(yōu)化比HotSpot Vm少，垃圾收集器也比較簡單。
該AOT編譯器被稱為 "Graal"，它是語言不相關(guān)的。java字節(jié)碼需要被翻譯成一種中間表示法(Truffle語言)。這在這篇文章【1】中可以找到關(guān)于Graal和Truffle的相關(guān)論述。
構(gòu)建一個(gè) Java 本地可執(zhí)行文件看起來更復(fù)雜，編譯得更慢，它產(chǎn)生的二進(jìn)制文件幾乎是Go版本兩倍大小。然而一個(gè)35M的可執(zhí)行二進(jìn)制文件和Java FatJar相比，還是小D多了。35MB甚至可以讓你使用aws lambda運(yùn)行。
壓力測試
我在本機(jī)運(yùn)行所有測試，設(shè)置如下。
- MacBook Pro(15英寸，2017年
- 2.9 GHz英特爾酷睿i7(8個(gè)核心)。
- 16 GB 2133 MHz LPDDR3
使用cAdvisor的工具來監(jiān)控容器的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。
場景
- Quarkus JVM hotspot
- Quarkus Java native
- Golang
上述的每種情況都在以下三種配置上測試
- 100MB / 0.5 CPU | 200MB / 1 CPU | 300MB / 2 CPU
我主要關(guān)注：
- cpu/ram利用率(多核的利用率)
- cpu/ram峰值
- cpu/ram空余
- 啟動時(shí)間
- 響應(yīng)延遲avg/max
- 吞吐量(每秒請求數(shù))
測試結(jié)果
看起來Quarkus已經(jīng)為生產(chǎn)環(huán)境做好準(zhǔn)備了，它允許簡單的JVM/原生發(fā)布/開發(fā) 模式，并允許在本地運(yùn)行原生測試。只要你不使用反射或JNI，根據(jù)GraalVM的配置就是可行的。否則，你將不得不自己配置graal編譯器，然而現(xiàn)在也有解決方案。
延遲和吞吐量
Golang 和原生 Java 的測試結(jié)果比較接近，雖然平均來說 Golang 版本的測試結(jié)果略好一些。不過，Java Native版本的測試結(jié)果更穩(wěn)定。Golang服務(wù)有時(shí)在1.25μs內(nèi)完成響應(yīng)，也有一部分需要7s才能完成。
"預(yù)熱 "后的JVM版本結(jié)果也不差，但比Native或Go版本稍遜一籌。
CPU利用率
使用0.5核的時(shí)候，Go和native-java在負(fù)載下似乎都表現(xiàn)不佳，而用2核啟動時(shí)，也沒有明顯改善。這可能是因?yàn)楣ぷ髫?fù)載的瓶頸是IO?；蛘呤且?yàn)間in/Netty的默認(rèn)配置沒有考慮到多核的問題。
而JVM版本則利用了所有給定的核心，并在各個(gè)維度上提升了性能。
內(nèi)存使用率
在壓力下，Java native 使用40MB，Golang 使用24MB。兩種情況下都還不錯(cuò)，雖然Golang版本使用的內(nèi)存幾乎少了一倍。
JVM使用了140MB。和Quarkus官方的統(tǒng)計(jì)完全一樣。對于JVM來說還不錯(cuò)，但比Golang版本多了近6倍。
啟動時(shí)間
Golang和cloud-native java都能立即啟動，然而JVM版本需要幾秒鐘(取決于分配的CPU)，并且在啟動時(shí)產(chǎn)生CPU峰值。如果配置不當(dāng)，會導(dǎo)致k8s HPA發(fā)飆，并增加pods。
開發(fā)體驗(yàn)
這與其說是一個(gè)實(shí)際問題，不如說是一個(gè)宗教問題。Quarkus 使用了在 Java 世界中很常見的抽象(比如基于注解的DI)。它為你啟動服務(wù)并創(chuàng)建連接池。它可以使用豐富的集合標(biāo)準(zhǔn)庫和generics。然而，這可能感覺有點(diǎn)像黑魔法，一旦有些組件不工作，你會感覺很無助。此外，將 Java 代碼編譯成原生二進(jìn)制并不是那么簡單，有一些限制和注意事項(xiàng)是你必須知道的，并非每個(gè)Java庫都能兼容原生編譯。一旦使用一個(gè)不兼容的庫(比如Guice)，你就需要自己配置Graal VM。
Quarkus 和 Graal VM "相對 "較新。所以可能會有一些問題。但由于雙模式(JVM或原生)。在原生版本的某些組件停止工作的情況下，總是有一個(gè)后備方案，這對任何新問題來說都是很好的變通方法。
另一方面，Golang 在成立10年后才承認(rèn)它需要generics。而且它肯定不喜歡框架使用很多魔法操作。這在很多方面既是好事也是壞事。此外，盡管 Go 社區(qū)做的非常好，然而可用的工具和庫還是相對較少。然而它的編譯和構(gòu)建過程更快/更簡單。而且兼容每個(gè)Golang的包，沒有java-native平臺帶來的限制。
結(jié)論
Java已經(jīng)為云原生做好了準(zhǔn)備，Golang并沒有大幅度領(lǐng)先。相信未來Cloud Native Java會被大規(guī)模使用。
原文地址：https://medium.com/swlh/cloud-native-java-vs-golang-2a72c0531b05
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