性能测试 —— Dubbo 基准测试

芋道源码

发布于 2019-08-06 14:18:20

1.9K0

发布于 2019-08-06 14:18:20

文章被收录于专栏：芋道源码1024芋道源码1024

摘要: 原创出处 http://www.iocoder.cn/Performance-Testing/Dubbo-benchmark/ 「芋道源码」欢迎转载，保留摘要，谢谢！

1. 概述
2. 性能指标
3. 测试工具
4. dubbo-benchmark
666. 彩蛋

1. 概述

在 2019.05.21 号，在经历了 1 年多的孵化，Dubbo 终于迎来了 Apache 毕业。在这期间，Dubbo 做了比较多的功能迭代，提供了 NodeJS、Python、Go 等语言的支持，也举办了多次社区活动，在网上的“骂声”也少了。

作为一个长期使用，并且坚持使用 Dubbo 的开发者，还是比较愉快的。可能，又经历了一次技术正确的选择。当然，更愉快的是，Spring Cloud Alibaba 貌似，也孵化的差不多，双剑合并，biubiubiu 。

本文，我们就来对 Dubbo 做一次性能基准测试。当写下这句话，突然想到了徐大sao：“今天天气不错，所以来吃顿好的”。

2. 性能指标

在 Dubbo 官方团队提供的《Dubbo 性能测试报告》的文章里，我们比较明确的可以看到希望的性能指标：

场景名称	对应指标名称	期望值范围	实际值	是否满足期望(是/否)
1k数据	响应时间	0.9ms	0.79ms	是
1k数据	TPS	10000	11994	是

3. 测试工具

目前可用于 Dubbo 测试的工具如下：

dubbo-benchmark ：Dubbo 官方，基于 JMH 实现的 Dubbo 性能基准测试工具。对 JMH 不了解的胖友，可以看看 forever alone 的基友写的《JAVA 拾遗 — JMH 与 8 个测试陷阱》
jmeter-plugins-for-apache-dubbo ：社区贡献，压力测试工具 Jmeter 对 Dubbo 的插件拓展。

考虑到测试的简便性，以及学习成本（大多数人不会使用 JMeter），所以我们采用 dubbo-benchmark ，虽然说 JMH 也好多人不会。但是，因为 dubbo-benchmark 提供了开箱即用的脚本，即使不了解 JMH ，也能很方便的快速上手。当然，还是希望胖友能去了解下 JMH ，毕竟是 Java 微基准测试框架，可以用来测试我们编写的很多代码的性能。

4. dubbo-benchmark

4.1 项目结构

在开始正式测试之前，我们先来了解下 dubbo-benchmark 项目的大体结构。

项目结构

分了比较多的 Maven 模块，我们将它们的关系，重新梳理如下图：

项目层级

第一层 benchmark-base

提供 Dubbo Service 的实现，如下图：

benchmark-base

UserService 类中，定义了我们业务场景中常用的四种方法： public interface UserService {public boolean existUser(String email); public boolean createUser(User user); public User getUser(long id); public Page<User> listUser(int pageNo); }
- UserServiceImpl 的实现，胖友自己看下，比较简单。
AbstractClient，理论来说，应该放到 client-base 中，可能迷路了。

第二层 client-base

实现 Dubbo 消费端的，基于 JMH ，实现 Benchmark 基类。重点在 benchmark.Client 类，代码如下：

private static final int CONCURRENCY = 32;

public static void main(String[] args) throws Exception {
    Options opt;
    ChainedOptionsBuilder optBuilder = new OptionsBuilder()
            // benchmark 所在的类名，此处就是 Client
            .include(Client.class.getSimpleName())
            // 预热 3 轮，每轮 10 秒
            .warmupIterations(3)
            .warmupTime(TimeValue.seconds(10))
            // 测量（测试）3 轮，每轮 10 秒
            .measurementIterations(3)
            .measurementTime(TimeValue.seconds(10))
            // 并发线程数为 32
            .threads(CONCURRENCY)
            // 进行 fork 的次数。如果 fork 数是 2 的话，则 JMH 会 fork 出两个进程来进行测试。
            .forks(1);

    // 设置报告结果
    opt = doOptions(optBuilder).build();

    new Runner(opt).run();
}

private static ChainedOptionsBuilder doOptions(ChainedOptionsBuilder optBuilder) {
    String output = System.getProperty("benchmark.output");
    if (output != null && !output.trim().isEmpty()) {
        optBuilder.output(output);
    }
    return optBuilder;
}

胖友自己看下注释。
如果对 JMH 还是不了解的胖友，可以再看看如下两篇文章：
- 《Java 微基准测试框架 JMH》
- 《Java 并发编程笔记：JMH 性能测试框架》

在 Client 类中，定义了对 UserService 调用的四个 Benchmark 方法，代码如下：

private final ClassPathXmlApplicationContext context;
private final UserService userService;

public Client() {
    // 读取 consumer.xml 配置文件，并启动 Spring 容器。这个配置文件，由子项目配置
    context = new ClassPathXmlApplicationContext("consumer.xml");
    context.start();
    // 获得 UserService Bean
    userService = (UserService) context.getBean("userService");
}

@Override
protected UserService getUserService() {
    return userService;
}

@TearDown
public void close() throws IOException {
    ProtocolConfig.destroyAll();
    context.close();
}

@Benchmark
@BenchmarkMode({Mode.Throughput, Mode.AverageTime, Mode.SampleTime})
@OutputTimeUnit(TimeUnit.MILLISECONDS)
@Override
public boolean existUser() throws Exception {
    return super.existUser();
}

@Benchmark
@BenchmarkMode({Mode.Throughput, Mode.AverageTime, Mode.SampleTime})
@OutputTimeUnit(TimeUnit.MILLISECONDS)
@Override
public boolean createUser() throws Exception {
    return super.createUser();
}

@Benchmark
@BenchmarkMode({Mode.Throughput, Mode.AverageTime, Mode.SampleTime})
@OutputTimeUnit(TimeUnit.MILLISECONDS)
@Override
public User getUser() throws Exception {
    return super.getUser();
}

@Benchmark
@BenchmarkMode({Mode.Throughput, Mode.AverageTime, Mode.SampleTime})
@OutputTimeUnit(TimeUnit.MILLISECONDS)
@Override
public Page<User> listUser() throws Exception {
    return super.listUser();
}

第二层 server-base

实现 Dubbo 消费端的，启动 Dubbo 服务。重点在 benchmark.Server 类，代码如下：

public class Server {

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        // 读取 provider.xml 配置文件，并启动 Spring 容器。这个配置文件，由子项目配置
        try (ClassPathXmlApplicationContext context = new ClassPathXmlApplicationContext("provider.xml")) {
            context.start();
            // sleep ，防止进程结束
            Thread.sleep(Integer.MAX_VALUE);
        }
    }

}

因为是被测方，所以无需集成到 JMH 中。

第三层 {protocol}-{serialize}-client

具体协议( Protocol )，使用具体序列化( Serialize ) 方式的消费者。

第四层 {protocol}-{serialize}-server

具体协议( Protocol )，使用具体序列化( Serialize ) 方式的提供者。

4.2 测试环境

型号：ecs.c5.xlarge 艿艿：和我一样抠门（穷）的胖友，可以买竞价类型服务器，使用完后，做成镜像。等下次需要使用的时候，恢复一下。HOHO 。
系统：CentOS 7.6 64位
CPU ：4 核
内存：8 GB
磁盘：40 GB ESSD 云盘
Java ：OpenJDK Runtime Environment (build 1.8.0_212-b04)
Dubbo ：2.6.1 > 虽然 Dubbo 项目本身已经完成孵化，但是 dubbo-benchmark 并未更新到最新版本的 2.7.2 。所以，本文还是测试 Dubbo 2.6.1 版本。当然，这个对测试结果影响不大，妥妥的。

4.3 安装 dubbo-benchmark

第一步，克隆项目

git clone https://github.com/apache/dubbo-benchmark.git
cd dubbo-benchmark

第二步，启动服务提供者

sh benchmark.sh dubbo-kryo-server

会有一个编译的过程，耐心等待。

第三步，启动服务消费者

需要新启一个终端

sh benchmark.sh dubbo-kryo-client

开始 JMH 测试…整个测试过程，持续 15 分钟左右。

4.4 dubbo-hessianlite

本小节，我们来测试 dubbo-hessianlite-client 和 dubbo-hessianlite-server 。

这个组合，是我们使用 Dubbo 最主流的方式。

协议：Dubbo
序列化：hessian-lite ，Dubbo 对 Hessian 提供的序列化方式的性能优化和 Bug 修复。
通信：Netty4

第一步，启动服务提供者

sh benchmark.sh dubbo-hessianlite-server

第二步，启动服务消费者

需要新启一个终端

sh benchmark.sh dubbo-hessianlite-client

? 测试结果

Benchmark                               Mode      Cnt   Score   Error   Units
Client.createUser                      thrpt        3  16.887 ? 1.729  ops/ms
Client.existUser                       thrpt        3  47.293 ? 4.993  ops/ms
Client.getUser                         thrpt        3  19.698 ? 8.588  ops/ms
Client.listUser                        thrpt        3   3.457 ? 0.180  ops/ms
Client.createUser                       avgt        3   1.416 ? 0.308   ms/op
Client.existUser                        avgt        3   0.678 ? 0.038   ms/op
Client.getUser                          avgt        3   1.657 ? 0.359   ms/op
Client.listUser                         avgt        3   9.299 ? 0.872   ms/op
Client.createUser                     sample   499898   1.918 ? 0.007   ms/op
Client.createUser:createUser?p0.00    sample            0.279           ms/op
Client.createUser:createUser?p0.50    sample            1.448           ms/op
Client.createUser:createUser?p0.90    sample            2.613           ms/op
Client.createUser:createUser?p0.95    sample            3.027           ms/op
Client.createUser:createUser?p0.99    sample            9.732           ms/op
Client.createUser:createUser?p0.999   sample           16.876           ms/op
Client.createUser:createUser?p0.9999  sample           28.280           ms/op
Client.createUser:createUser?p1.00    sample           39.453           ms/op
Client.existUser                      sample  1376160   0.697 ? 0.002   ms/op
Client.existUser:existUser?p0.00      sample            0.094           ms/op
Client.existUser:existUser?p0.50      sample            0.647           ms/op
Client.existUser:existUser?p0.90      sample            0.842           ms/op
Client.existUser:existUser?p0.95      sample            0.921           ms/op
Client.existUser:existUser?p0.99      sample            1.425           ms/op
Client.existUser:existUser?p0.999     sample           10.355           ms/op
Client.existUser:existUser?p0.9999    sample           16.145           ms/op
Client.existUser:existUser?p1.00      sample           24.773           ms/op
Client.getUser                        sample   568869   1.686 ? 0.006   ms/op
Client.getUser:getUser?p0.00          sample            0.262           ms/op
Client.getUser:getUser?p0.50          sample            1.436           ms/op
Client.getUser:getUser?p0.90          sample            1.954           ms/op
Client.getUser:getUser?p0.95          sample            2.609           ms/op
Client.getUser:getUser?p0.99          sample            9.634           ms/op
Client.getUser:getUser?p0.999         sample           15.862           ms/op
Client.getUser:getUser?p0.9999        sample           31.217           ms/op
Client.getUser:getUser?p1.00          sample           44.302           ms/op
Client.listUser                       sample   103394   9.272 ? 0.038   ms/op
Client.listUser:listUser?p0.00        sample            1.792           ms/op
Client.listUser:listUser?p0.50        sample            9.060           ms/op
Client.listUser:listUser?p0.90        sample           14.287           ms/op
Client.listUser:listUser?p0.95        sample           15.679           ms/op
Client.listUser:listUser?p0.99        sample           17.336           ms/op
Client.listUser:listUser?p0.999       sample           30.966           ms/op
Client.listUser:listUser?p0.9999      sample           38.161           ms/op
Client.listUser:listUser?p1.00        sample           45.351           ms/op

4.5 dubbo-fst

本小节，我们来测试 dubbo-fst-client 和 dubbo-fst-server 。

这个组合，是我们使用 Dubbo 最主流的方式。

协议：Dubbo
序列化：FST
通信：Netty4

第一步，启动服务提供者

sh benchmark.sh dubbo-fst-server

第二步，启动服务消费者

需要新启一个终端

sh benchmark.sh dubbo-fst-client

? 测试结果

Benchmark                               Mode      Cnt   Score    Error   Units
Client.createUser                      thrpt        3  44.810 ?  5.152  ops/ms
Client.existUser                       thrpt        3  53.153 ? 49.787  ops/ms
Client.getUser                         thrpt        3  41.754 ?  8.210  ops/ms
Client.listUser                        thrpt        3  14.791 ?  3.458  ops/ms
Client.createUser                       avgt        3   0.719 ?  0.080   ms/op
Client.existUser                        avgt        3   0.574 ?  0.434   ms/op
Client.getUser                          avgt        3   0.703 ?  0.045   ms/op
Client.listUser                         avgt        3   2.189 ?  0.353   ms/op
Client.createUser                     sample  1267915   0.756 ?  0.002   ms/op
Client.createUser:createUser?p0.00    sample            0.099            ms/op
Client.createUser:createUser?p0.50    sample            0.678            ms/op
Client.createUser:createUser?p0.90    sample            0.888            ms/op
Client.createUser:createUser?p0.95    sample            1.034            ms/op
Client.createUser:createUser?p0.99    sample            3.383            ms/op
Client.createUser:createUser?p0.999   sample           10.502            ms/op
Client.createUser:createUser?p0.9999  sample           22.650            ms/op
Client.createUser:createUser?p1.00    sample           35.979            ms/op
Client.existUser                      sample  1461428   0.656 ?  0.002   ms/op
Client.existUser:existUser?p0.00      sample            0.077            ms/op
Client.existUser:existUser?p0.50      sample            0.504            ms/op
Client.existUser:existUser?p0.90      sample            1.128            ms/op
Client.existUser:existUser?p0.95      sample            1.516            ms/op
Client.existUser:existUser?p0.99      sample            2.802            ms/op
Client.existUser:existUser?p0.999     sample            6.452            ms/op
Client.existUser:existUser?p0.9999    sample           33.358            ms/op
Client.existUser:existUser?p1.00      sample           58.262            ms/op
Client.getUser                        sample  1270938   0.755 ?  0.003   ms/op
Client.getUser:getUser?p0.00          sample            0.084            ms/op
Client.getUser:getUser?p0.50          sample            0.588            ms/op
Client.getUser:getUser?p0.90          sample            1.034            ms/op
Client.getUser:getUser?p0.95          sample            1.626            ms/op
Client.getUser:getUser?p0.99          sample            4.473            ms/op
Client.getUser:getUser?p0.999         sample           10.830            ms/op
Client.getUser:getUser?p0.9999        sample           27.719            ms/op
Client.getUser:getUser?p1.00          sample           45.875            ms/op
Client.listUser                       sample   442763   2.166 ?  0.009   ms/op
Client.listUser:listUser?p0.00        sample            0.306            ms/op
Client.listUser:listUser?p0.50        sample            1.767            ms/op
Client.listUser:listUser?p0.90        sample            3.039            ms/op
Client.listUser:listUser?p0.95        sample            4.415            ms/op
Client.listUser:listUser?p0.99        sample           11.551            ms/op
Client.listUser:listUser?p0.999       sample           21.045            ms/op
Client.listUser:listUser?p0.9999      sample           32.702            ms/op
Client.listUser:listUser?p1.00        sample           45.089            ms/op

4.6 dubbo-kryo

本小节，我们来测试 dubbo-kryo-client 和 dubbo-kryo-server 。

协议：Dubbo
序列化：Kryo
通信：Netty4

第一步，启动服务提供者

sh benchmark.sh dubbo-kryo-server

第二步，启动服务消费者

需要新启一个终端

sh benchmark.sh dubbo-kryo-client

? 测试结果

Benchmark                               Mode      Cnt   Score   Error   Units
Client.createUser                      thrpt        3  33.678 ? 2.656  ops/ms
Client.existUser                       thrpt        3  50.030 ? 3.509  ops/ms
Client.getUser                         thrpt        3  34.125 ? 4.886  ops/ms
Client.listUser                        thrpt        3  11.929 ? 1.746  ops/ms
Client.createUser                       avgt        3   0.955 ? 0.164   ms/op
Client.existUser                        avgt        3   0.642 ? 0.051   ms/op
Client.getUser                          avgt        3   0.940 ? 0.071   ms/op
Client.listUser                         avgt        3   2.603 ? 0.748   ms/op
Client.createUser                     sample   985106   0.973 ? 0.003   ms/op
Client.createUser:createUser?p0.00    sample            0.148           ms/op
Client.createUser:createUser?p0.50    sample            0.855           ms/op
Client.createUser:createUser?p0.90    sample            1.147           ms/op
Client.createUser:createUser?p0.95    sample            1.315           ms/op
Client.createUser:createUser?p0.99    sample            5.300           ms/op
Client.createUser:createUser?p0.999   sample           12.517           ms/op
Client.createUser:createUser?p0.9999  sample           21.037           ms/op
Client.createUser:createUser?p1.00    sample           31.850           ms/op
Client.existUser                      sample  1470527   0.652 ? 0.001   ms/op
Client.existUser:existUser?p0.00      sample            0.092           ms/op
Client.existUser:existUser?p0.50      sample            0.601           ms/op
Client.existUser:existUser?p0.90      sample            0.800           ms/op
Client.existUser:existUser?p0.95      sample            0.876           ms/op
Client.existUser:existUser?p0.99      sample            1.550           ms/op
Client.existUser:existUser?p0.999     sample            9.650           ms/op
Client.existUser:existUser?p0.9999    sample           14.844           ms/op
Client.existUser:existUser?p1.00      sample           30.573           ms/op
Client.getUser                        sample  1001893   0.957 ? 0.004   ms/op
Client.getUser:getUser?p0.00          sample            0.127           ms/op
Client.getUser:getUser?p0.50          sample            0.741           ms/op
Client.getUser:getUser?p0.90          sample            1.401           ms/op
Client.getUser:getUser?p0.95          sample            2.191           ms/op
Client.getUser:getUser?p0.99          sample            5.546           ms/op
Client.getUser:getUser?p0.999         sample           12.059           ms/op
Client.getUser:getUser?p0.9999        sample           24.518           ms/op
Client.getUser:getUser?p1.00          sample           49.873           ms/op
Client.listUser                       sample   363958   2.636 ? 0.013   ms/op
Client.listUser:listUser?p0.00        sample            0.390           ms/op
Client.listUser:listUser?p0.50        sample            2.071           ms/op
Client.listUser:listUser?p0.90        sample            4.084           ms/op
Client.listUser:listUser?p0.95        sample            6.947           ms/op
Client.listUser:listUser?p0.99        sample           12.403           ms/op
Client.listUser:listUser?p0.999       sample           22.940           ms/op
Client.listUser:listUser?p0.9999      sample           40.935           ms/op
Client.listUser:listUser?p1.00        sample           60.097           ms/op

4.7 小结

可能有胖友，对 JMH 的结果报告不熟悉，这里简单介绍下：

Mode ：thrpt ，throughput 的缩写，吞吐量，单位为：ops/ms ，所以需要乘以 1000 ，换算成 QPS 。
Mode ：avgt ，AverageTime 的缩写，每个操作?的时间，单位为 ms 毫秒。
Mode ：sample ，采样分布。每一行代表，代表百分之多少(?p)的请求，在多少毫秒内。

整理结果如下表：

性能结果

三个测试用例，差别是序列化使用的库，所以序列化的性能，决定了整体的性能结果。
方法的性能排行是：existUser > getUser > createUser > listUser
项目的性能排行是：dubbo-fst > dubbo-kryo > dubbo-hessianlite

当然，得到这样一个测试结果，我们很自然的会有一个疑惑，既然 FST 和 Kryo 性能比 Hessian Lite 好，为什么默认选择的还是 Hessian Lite 呢？因为在 RPC 场景下，我们有跨语言的诉求，而 FST 和 Kryo 是 Java 序列化的库，不支持跨语言，而 Hessian Lite 支持。