七种WebSocket框架的性能比较

前一篇文章 使用四种框架分别实现百万websocket常连接的服务器介绍了四种websocket框架的测试方法和基本数据。 最近我又使用几个框架实现了websocket push服务器的原型，并专门对这七种实现做了测试。 本文记录了测试结果和一些对结果的分析。
这七种框架是：

• Netty
• Undertow
• Jetty
• Vert.x
• Grizzly
• spray-websocket
• nodejs-websocket/Node.js

测试环境

使用三台C3.4xlarge AWS服务器做测试。 一台作为服务器，两台作为客户端机器， 每台客户端机器启动10个client,一共20个client
C3.4xlarge的配置如下：

型号	vCPU	内存 (GiB)	SSD 存储 (GB)
c3.large	2	3.75	2 x 16
c3.xlarge	4	7.5	2 x 40
c3.2xlarge	8	15	2 x 80
c3.4xlarge	16	30	2 x 160
c3.8xlarge	32	60	2 x 320

服务器和客户端机器按照上一篇文章做了基本的优化。

以下是测试的配置数据：

• 20 clients
• setup rate设为500 * 20 requests/second = 10000 request /second
• 每个client负责建立50000个websocket 连接
• 等1,000,000个websocket建好好，发送一个消息(时间戳)给所有的客户端，客户端根据时间戳计算latency
• 如果服务器setup rate建立很慢，主动停止测试
• 监控三个阶段的性能指标： setup时， setup完成后应用发呆(idle)时，发送消息时

测试结果

Netty

Setup时

• cpu idle: 90%
• minor gc: Few
• full gc: No

Setup完成， 应用Idle时

• cpu idle: 100%
• memory usage: 1.68G
• server free memory: 16.3G

发送消息时

• cpu idle: 75%
• minor gc: few
• full gc: No
• Message latency (one client)

             count = 50000
           min = 0
           max = 18301
          mean = 2446.09
        stddev = 3082.11
        median = 1214.00
          75% <= 3625.00
          95% <= 8855.00
          98% <= 12069.00
          99% <= 13274.00
        99.9% <= 18301.00
  

Vert.x

Setup时

• cpu idle: 95%
• minor gc: Few
• full gc: No

Setup完成， 应用Idle时

• cpu idle: 100%
• memory usage: 6.37G
• server free memory: 16.3G

发送消息时

• cpu idle: 47% ~ 76%
• minor gc: few
• full gc: few
• Message latency (one client)

             count = 50000
           min = 49
           max = 18949
          mean = 10427.00
        stddev = 5182.72
        median = 10856.00
          75% <= 14934.00
          95% <= 17949.00
          98% <= 18458.00
          99% <= 18658.00
        99.9% <= 18949.00
  

Undertow

Setup时

• cpu idle: 90%
• minor gc: Few
• full gc: No

Setup完成， 应用Idle时

• cpu idle: 100%
• memory usage: 4.02G
• server free memory: 14.2G

发送消息时

• cpu idle: 65%
• minor gc: few
• full gc: No
• Message latency

             count = 50000
           min = 1
           max = 11948
          mean = 1366.86
        stddev = 2007.77
        median = 412.00
          75% <= 2021.00
          95% <= 5838.00
          98% <= 7222.00
          99% <= 8051.00
        99.9% <= 11948.00
  

Jetty

Setup时

• cpu idle: 2%
• minor gc: Many
• full gc: No
• memory usage: 5G
• server free memory: 17.2G

当建立360,000左右的websocket时， setup非常的慢， gc频繁，无法继续正常建立websocket， 主动终止测试。

Grizzly

Setup时

• cpu idle: 20%
• minor gc: Some
• full gc: Some
• memory usage: 11.5G
• server free memory: 12.3G

当建立500,000左右的websocket时， setup非常的慢， gc频繁，无法继续正常建立websocket， 主动终止测试。

Spray

Setup时

• cpu idle: 80%
• minor gc: Many
• full gc: No

当建立500,000左右的websocket时， setup非常的慢， gc频繁，无法继续正常建立websocket， 主动终止测试。

Node.js

Setup时

• cpu idle: 94%

Setup完成， 应用Idle时

• cpu idle: 100%
• memory usage: 5.0G
• server free memory: 16.3G

发送消息时

• cpu idle: 94%
• Message latency (one client)
• Message latency

             count = 50000
           min = 0
           max = 18
          mean = 1.27
        stddev = 3.08
        median = 1.00
          75% <= 1.00
          95% <= 1.00
          98% <= 1.00
          99% <= 1.00
        99.9% <= 15.00
  

测试结果分析

• Netty, Node.js, Undertow, Vert.x都能正常建立百万连接。 Jetty, Grizzly 和 Spray未能完成百万连接
• Netty表现最好。内存占用非常的少， CPU使用率也不高。 尤其内存占用，远远小于其它框架
• Jetty, Grizzly和Spray会产生大量的中间对象，导致垃圾回收频繁。Jetty表现最差
• Node.js表现非常好。 尤其是测试中使用单实例单线程，建立速度非常快，消息的latency也很好。 内存占用也不错
• Undertow表现也不错，内存占用比Netty高一些，其它差不多
• 这里还未测到Spray另一个不好的地方。 在大量连接的情况小，即使没有消息发送，Spray也会占用40% CPU 时间