{"id":38045,"date":"2019-10-31T22:21:21","date_gmt":"2019-10-31T19:21:21","guid":{"rendered":"https:\/\/prohoster.info\/blog\/sravnenie-proizvoditelnosti-setevogo-drajvera-v-variantah-na-10-yazykah-programmirovaniya\/"},"modified":"2019-10-31T22:21:21","modified_gmt":"2019-10-31T19:21:21","slug":"sravnenie-proizvoditelnosti-setevogo-drajvera-v-variantah-na-10-yazykah-programmirovaniya","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/prohoster.info\/de\/blog\/news\/sravnenie-proizvoditelnosti-setevogo-drajvera-v-variantah-na-10-yazykah-programmirovaniya","title":{"rendered":"Leistungsvergleich des Netzwerktreibers in Varianten auf 10 Programmiersprachen","gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"text"}]},"content":{"rendered":"

Eine Gruppe von Forschern aus deutschen Universit\u00e4ten ver\u00f6ffentlicht<\/a><\/noindex> Ergebnisse Experiment<\/a><\/noindex>, bei dem auf verschiedenen Programmiersprachen 10 Varianten eines typischen Treibers f\u00fcr 10-Gigabit-Netzwerkkarten von Intel Ixgbe (X5xx) entwickelt wurden. Der Treiber arbeitet im Benutzermodus und ist in den Sprachen C, Rust, Go, C#, Java, OCaml, Haskell, Swift, JavaScript und Python implementiert. Bei der Erstellung des Codes lag der Fokus darauf, die maximale m\u00f6gliche Leistung unter Ber\u00fccksichtigung der Besonderheiten jeder Sprache zu erzielen. Funktional sind alle Varianten identisch und bestehen aus etwa 1000 Zeilen Code. Die Ergebnisse des Projekts unter der freien Lizenz Apache 2.0 verbreitet.<\/a><\/noindex> unter der BSD-Lizenz stehen.<\/p>\n

Die Treibervariante in der Sprache Rust erwies sich in Bezug auf die Leistung als sehr nah am Referenztreiber in C. Bei einer Belastung mit gleichzeitigen Sendungen von Bl\u00f6cken mit 32 Paketen lag der Rust-Treiber etwas zur\u00fcck, doch in Tests mit mehr als 32 Paketen pro Block unterschied er sich in Bezug auf die Geschwindigkeit praktisch nicht vom Treiber in C und zeigte eine Leistung auf dem Niveau von 28 Millionen Paketen pro Sekunde auf einem Server mit einem CPU Xeon E3-1230 v2 3,3 GHz.<\/p>\n

\"Leistungsvergleich<\/a><\/noindex><\/center><\/p>\n

Die n\u00e4chste Leistungsnische wurde von den Treibern in Go und C# eingenommen, die vergleichbare Ergebnisse zeigten (der Treiber in Go gewann in Tests mit Bl\u00f6cken, die bis zu 16 Pakete enthielten, und verlor leicht in Tests mit mehr als 16 Paketen pro Block). Bei 256 Paketen im Block betrug die Spitzenleistung des Treibers in C# etwa 28 Millionen Pakete pro Sekunde, w\u00e4hrend der Treiber in Go etwa 25 Millionen Pakete pro Sekunde verzeichnete. <\/p>\n

Darauf folgten Treiber in
\nJava, OCaml und Haskell mit bereits deutlich schlechteren Ergebnissen, die die Grenze von 12 Millionen Paketen pro Sekunde nicht \u00fcberschreiten konnten. Noch schlechter schnitten die Treiber in Swift und JavaScript ab, die Str\u00f6me auf einem Niveau von 5 Millionen Paketen pro Sekunde verarbeiten konnten. <\/p>\n

Den Rang schloss der Treiber in Python ab, der nur 0,14 Millionen Pakete pro Sekunde verarbeiten konnte. Die Implementierung in Python wurde verwendet, um die Geschwindigkeit von Interpretern ohne JIT und ohne spezifische Optimierungen zu bewerten (der Code wurde mit CPython 3.7 ausgef\u00fchrt und war nicht mit PyPy kompatibel, jedoch wird angemerkt, dass eine Optimierung der Datenspeicherstrukturen die Leistung etwa um das Zehnfache h\u00e4tte steigern k\u00f6nnen).<\/p>\n

Zus\u00e4tzlich wurden Tests zur Latenzzeit durchgef\u00fchrt, die die Effizienz der Pufferung und den Einfluss des Garbage Collectors zeigten. Bei den Tests wurde die Latenzzeit nach der Umleitung jedes Pakets durch den Treiber im Vergleich zur genau bekannten Sendezeit gemessen. Die Treiber in C und Rust blieben weiterhin f\u00fchrend, deren Ergebnisse praktisch ununterscheidbar f\u00fcr einen Durchsatz von 1 Million Paketen pro Sekunde waren (etwa 20 \u00b5s). Der Treiber in Go schnitt ebenfalls gut ab und lag nur geringf\u00fcgig hinter den F\u00fchrenden, ebenfalls auf einem Niveau von 20 \u00b5s. Der Treiber in C# zeigte Latenzen von etwa 50 \u00b5s.
\nDie gr\u00f6\u00dften Latenzen zeigten die Treiber in JavaScript und Java (Latenzen \u00fcber 300 \u00b5s).<\/p>\n

\"Leistungsvergleich<\/a><\/noindex><\/center><\/p>\n

Die Studie wurde durchgef\u00fchrt, um die M\u00f6glichkeit der Entwicklung von Treibern und Betriebssystemkomponenten in Programmiersprachen von h\u00f6herem Niveau als C zu bewerten. Derzeit entfallen 39 der 40 Probleme im Zusammenhang mit dem Speicher in Linux auf Treiber, weshalb die Fragen zur Verwendung einer sichereren Sprache und zur Verlagerung von Treibern aus dem Kernel in den Benutzermodus weiterhin aktuell sind<\/a><\/noindex> und die Hersteller bereits aktiv in diesem Bereich experimentieren (zum Beispiel hat Google einen TCP-Stack f\u00fcr das Betriebssystem Fuchsia<\/a><\/noindex> in der Programmiersprache Go entwickelt, die Firma CloudFlare hat<\/a><\/noindex> eine QUIC-Protokoll-Implementierung in Rust erstellt, und die Firma Apple hat den TCP-Stack auf mobilen Ger\u00e4ten in den Benutzermodus verlegt).<\/p>\n

Im Verlauf der durchgef\u00fchrten Arbeit wurde der Schluss gezogen, dass die Sprache Rust der beste Kandidat f\u00fcr die Entwicklung von Treibern ist. Die in Rust bereitgestellten M\u00f6glichkeiten erlauben es, die Probleme, die durch die niedrigstufige Speicherverwaltung entstehen, zu vermeiden, wobei die Leistung um etwa 2 % bis 10 % im Vergleich zu Treibern in C reduziert wird. Die Sprachen Go und C# werden ebenfalls als geeignet f\u00fcr die Erstellung von Systemkomponenten angesehen, in Situationen, in denen Verz\u00f6gerungen im Millisekundenbereich, die durch die Verwendung eines Garbage Collectors verursacht werden, akzeptabel sind.<\/p>\n

<\/a><\/noindex><\/p>\n

Quelle: opennet.ru<\/a><\/p>","protected":false,"gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"html"}]},"excerpt":{"rendered":"

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