10 प्रोग्रामिंग भाषाओं के संस्करणों में नेटवर्क ड्राइवर के प्रदर्शन की तुलना

जर्मन विश्वविद्यालयों के शोधकर्ताओं का एक समूह प्रकाशित निष्कर्ष प्रयोग, जिसके दौरान विभिन्न प्रोग्रामिंग भाषाओं में 10-गीगाबिट इंटेल Ixgbe (X10xx) नेटवर्क कार्ड के लिए मानक ड्राइवर के 5 संस्करण विकसित किए गए थे। ड्राइवर यूजर स्पेस में चलता है और सी, रस्ट, गो, सी#, जावा, ओकैमल, हास्केल, स्विफ्ट, जावास्क्रिप्ट और पायथन में कार्यान्वित किया जाता है। कोड लिखते समय, मुख्य ध्यान प्रत्येक भाषा की विशेषताओं को ध्यान में रखते हुए सर्वोत्तम संभव प्रदर्शन प्राप्त करने पर था। सभी विकल्प कार्यक्षमता में समान हैं और इनमें कोड की लगभग 1000 पंक्तियाँ शामिल हैं। परियोजना विकास फैलाना बीएसडी लाइसेंस के तहत.

ड्राइवर का रस्ट संस्करण सी भाषा में संदर्भ ड्राइवर के प्रदर्शन के बहुत करीब निकला। 32 पैकेट के ब्लॉक को एक साथ भेजने वाले लोड के तहत, रस्ट ड्राइवर थोड़ा पीछे था, लेकिन प्रति ब्लॉक 32 से अधिक पैकेट वाले परीक्षणों में, गति व्यावहारिक रूप से सी ड्राइवर से अलग नहीं थी और 28 मिलियन प्रसंस्करण के स्तर पर प्रदर्शन का प्रदर्शन किया। Xeon CPU E3-1230 v2 3.3 GHz वाले सर्वर पर प्रति सेकंड पैकेट।

प्रदर्शन के मामले में अगला स्थान गो और सी# भाषाओं के ड्राइवरों द्वारा लिया गया, जिन्होंने काफी करीबी परिणाम दिखाए (गो ड्राइवर ने 16 पैकेट तक के ब्लॉक के साथ परीक्षणों में जीत हासिल की, और 16 से अधिक पैकेट के साथ परीक्षणों में थोड़ा हारना शुरू कर दिया) एक ब्लॉक में)। प्रति ब्लॉक 256 पैकेट के साथ, C# ड्राइवर का चरम प्रदर्शन लगभग 28 मिलियन पैकेट प्रति सेकंड था, और गो ड्राइवर का प्रदर्शन लगभग 25 मिलियन पैकेट प्रति सेकंड था।

इसके बाद, काफी करीबी परिणामों के साथ, ड्राइवर थे
जावा, ओकैमल और हास्केल, जो पहले से ही पहले से ही विचार किए गए विकल्पों से काफी पीछे थे और 12 मिलियन पैकेट प्रति सेकंड बार को पार नहीं कर सके। स्विफ्ट और जावास्क्रिप्ट ड्राइवरों ने और भी अधिक अंतराल दिखाया, जो प्रति सेकंड 5 मिलियन पैकेट के स्तर पर स्ट्रीम को संसाधित करने में सक्षम थे।

शीर्ष रैंकिंग पायथन ड्राइवर द्वारा पूरी की गई, जो प्रति सेकंड केवल 0.14 मिलियन पैकेट संसाधित करने में सक्षम था। पायथन कार्यान्वयन का उपयोग JIT के बिना और विशिष्ट अनुकूलन के बिना दुभाषियों की गति का मूल्यांकन करने के लिए किया गया था (कोड CPython 3.7 का उपयोग करके निष्पादित किया गया था और PyPy के साथ संगत नहीं था, लेकिन यह ध्यान दिया गया है कि डेटा भंडारण संरचनाओं के अनुकूलन से प्रदर्शन में लगभग 10 गुना सुधार हो सकता है) ).

इसके अतिरिक्त, बफरिंग की प्रभावशीलता और कचरा संग्रहकर्ता के प्रभाव को दिखाने के लिए विलंबता परीक्षण किए गए। परीक्षण में प्रत्येक पैकेट को ड्राइवर द्वारा अग्रेषित किए जाने के बाद उसके भेजे जाने के सटीक समय की तुलना में विलंबता को मापा गया। नेता अभी भी सी और रस्ट ड्राइवर थे, जिनके परिणाम प्रति सेकंड 1 मिलियन पैकेट (लगभग 20 μs) के प्रवाह के लिए व्यावहारिक रूप से अप्रभेद्य थे। गो ड्राइवर ने अच्छा प्रदर्शन किया, वह नेताओं से थोड़ा ही पीछे रहा और 20 μs के स्तर पर भी बना रहा। C# ड्राइवर ने लगभग 50 μs की देरी दिखाई।
सबसे लंबी देरी जावास्क्रिप्ट और जावा ड्राइवरों (300 μs से अधिक की विलंबता) द्वारा दिखाई गई थी।

सी की तुलना में उच्च-स्तरीय भाषाओं में ड्राइवर और ऑपरेटिंग सिस्टम घटकों को विकसित करने की संभावना का आकलन करने के लिए अध्ययन आयोजित किया गया था। वर्तमान में, लिनक्स में 39 में से 40 मेमोरी समस्याएं ड्राइवरों से संबंधित हैं, इसलिए अधिक सुरक्षित भाषा का उपयोग करने और ड्राइवरों को कर्नेल से बाहर और उपयोगकर्ता स्थान में ले जाने की समस्याएं हैं प्रासंगिक बने रहें और निर्माता पहले से ही इस दिशा में सक्रिय रूप से प्रयोग कर रहे हैं (उदाहरण के लिए, Google ने ओएस के लिए एक टीसीपी स्टैक विकसित किया है धूमल गो भाषा में, CloudFlare कंपनी बनाया था रस्ट में QUIC प्रोटोकॉल के कार्यान्वयन के बाद, Apple ने मोबाइल उपकरणों पर TCP स्टैक को उपयोगकर्ता स्थान में स्थानांतरित कर दिया है)।

कार्य के दौरान, यह निष्कर्ष निकाला गया कि रस्ट भाषा ड्राइवर विकास के लिए सबसे अच्छा उम्मीदवार है। रस्ट की क्षमताएं सी ड्राइवरों की तुलना में लगभग 2% से 10% प्रदर्शन हानि की कीमत पर निम्न-स्तरीय मेमोरी प्रबंधन से जुड़ी समस्याओं को खत्म करती हैं। गो और सी# को उन स्थितियों में सिस्टम घटक बनाने के लिए भी उपयुक्त माना जाता है जहां कचरा संग्रहण के कारण उप-मिलीसेकंड विलंबता स्वीकार्य है।

स्रोत: opennet.ru