10 പ്രോഗ്രാമിംഗ് ഭാഷകളിലെ പതിപ്പുകളിലെ നെറ്റ്‌വർക്ക് ഡ്രൈവർ പ്രകടനത്തിന്റെ താരതമ്യം

ജർമ്മൻ സർവകലാശാലകളിൽ നിന്നുള്ള ഒരു കൂട്ടം ഗവേഷകർ പ്രസിദ്ധീകരിച്ചു ഫലങ്ങൾ എക്സ്പെരിമെന്റ, 10-ഗിഗാബിറ്റ് ഇൻ്റൽ Ixgbe (X10xx) നെറ്റ്‌വർക്ക് കാർഡുകൾക്കായുള്ള സ്റ്റാൻഡേർഡ് ഡ്രൈവറിൻ്റെ 5 പതിപ്പുകൾ വിവിധ പ്രോഗ്രാമിംഗ് ഭാഷകളിൽ വികസിപ്പിച്ചെടുത്തു. ഡ്രൈവർ യൂസർ സ്‌പെയ്‌സിൽ പ്രവർത്തിക്കുന്നു, ഇത് C, Rust, Go, C#, Java, OCaml, Haskell, Swift, JavaScript, Python എന്നിവയിൽ നടപ്പിലാക്കുന്നു. കോഡ് എഴുതുമ്പോൾ, ഓരോ ഭാഷയുടെയും സവിശേഷതകൾ കണക്കിലെടുത്ത് സാധ്യമായ ഏറ്റവും മികച്ച പ്രകടനം നേടുന്നതിലായിരുന്നു പ്രധാന ശ്രദ്ധ. എല്ലാ ഓപ്ഷനുകളും പ്രവർത്തനക്ഷമതയിൽ സമാനമാണ് കൂടാതെ ഏകദേശം 1000 കോഡ് ലൈനുകൾ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു. പ്രോജക്റ്റ് വികസനങ്ങൾ വ്യാപനം BSD ലൈസൻസിന് കീഴിൽ.

ഡ്രൈവറിൻ്റെ റസ്റ്റ് പതിപ്പ് സി ഭാഷയിലെ റഫറൻസ് ഡ്രൈവറുമായി വളരെ അടുത്ത പ്രകടനമായി മാറി. ഒരേസമയം 32 പാക്കറ്റുകളുടെ ബ്ലോക്കുകൾ അയയ്‌ക്കുന്ന ഒരു ലോഡിന് കീഴിൽ, റസ്റ്റ് ഡ്രൈവർ അൽപ്പം പിന്നിലായിരുന്നു, എന്നാൽ ഒരു ബ്ലോക്കിന് 32-ലധികം പാക്കറ്റുകളുള്ള ടെസ്റ്റുകളിൽ, വേഗത പ്രായോഗികമായി സി ഡ്രൈവറിൽ നിന്ന് വ്യത്യസ്തമല്ല കൂടാതെ 28 ദശലക്ഷം പ്രോസസ്സിംഗ് തലത്തിൽ പ്രകടനം പ്രകടമാക്കി. Xeon CPU E3-1230 v2 3.3 GHz ഉള്ള സെർവറിൽ സെക്കൻഡിൽ പാക്കറ്റുകൾ.

പ്രകടനത്തിൻ്റെ കാര്യത്തിൽ അടുത്ത സ്ഥാനം Go, C# ഭാഷകളിലെ ഡ്രൈവർമാർ കൈവശപ്പെടുത്തി, അത് വളരെ അടുത്ത ഫലങ്ങൾ കാണിക്കുന്നു (16 പാക്കറ്റുകൾ വരെയുള്ള ടെസ്റ്റുകളിൽ Go ഡ്രൈവർ വിജയിച്ചു, കൂടാതെ 16-ലധികം പാക്കറ്റുകളുള്ള ടെസ്റ്റുകളിൽ നേരിയ തോതിൽ തോൽക്കാൻ തുടങ്ങി. ഒരു ബ്ലോക്കിൽ). ഒരു ബ്ലോക്കിന് 256 പാക്കറ്റുകൾ ഉള്ളതിനാൽ, C# ഡ്രൈവറിൻ്റെ ഏറ്റവും ഉയർന്ന പ്രകടനം സെക്കൻഡിൽ ഏകദേശം 28 ദശലക്ഷം പാക്കറ്റുകളായിരുന്നു, കൂടാതെ Go ഡ്രൈവർ സെക്കൻഡിൽ ഏകദേശം 25 ദശലക്ഷം പാക്കറ്റുകളായിരുന്നു.

അടുത്തതായി, വളരെ അടുത്ത ഫലങ്ങളോടെ, ഡ്രൈവർമാർ ആയിരുന്നു
Java, OCaml, Haskell എന്നിവ മുമ്പ് പരിഗണിച്ച ഓപ്ഷനുകളേക്കാൾ വളരെ പിന്നിലായിരുന്നു, കൂടാതെ സെക്കൻഡിൽ 12 ദശലക്ഷം പാക്കറ്റുകളെ മറികടക്കാൻ കഴിഞ്ഞില്ല. സ്വിഫ്റ്റ്, ജാവാസ്ക്രിപ്റ്റ് ഡ്രൈവറുകൾ ഇതിലും വലിയ കാലതാമസം കാണിച്ചു, സെക്കൻഡിൽ 5 ദശലക്ഷം പാക്കറ്റുകളുടെ തലത്തിൽ സ്ട്രീമുകൾ പ്രോസസ്സ് ചെയ്യാൻ കഴിഞ്ഞു.

സെക്കൻഡിൽ 0.14 ദശലക്ഷം പാക്കറ്റുകൾ മാത്രം പ്രോസസ്സ് ചെയ്യാൻ കഴിഞ്ഞ പൈത്തൺ ഡ്രൈവറാണ് ടോപ്പ് റാങ്കിംഗ് പൂർത്തിയാക്കിയത്. JIT ഇല്ലാതെയും പ്രത്യേക ഒപ്റ്റിമൈസേഷനുകളില്ലാതെയും ഇൻ്റർപ്രെറ്ററുകളുടെ വേഗത വിലയിരുത്താൻ പൈത്തൺ നടപ്പിലാക്കൽ ഉപയോഗിച്ചു (കോഡ് CPython 3.7 ഉപയോഗിച്ചാണ് നടപ്പിലാക്കിയത്, PyPy-യുമായി പൊരുത്തപ്പെടുന്നില്ല, എന്നാൽ ഡാറ്റ സ്റ്റോറേജ് ഘടനകളുടെ ഒപ്റ്റിമൈസേഷൻ പ്രകടനം ഏകദേശം 10 മടങ്ങ് വർദ്ധിപ്പിക്കുമെന്ന് ശ്രദ്ധിക്കപ്പെടുന്നു. ).

കൂടാതെ, ബഫറിംഗിൻ്റെ ഫലപ്രാപ്തിയും മാലിന്യ ശേഖരണത്തിൻ്റെ സ്വാധീനവും കാണിക്കുന്നതിനായി ലേറ്റൻസി ടെസ്റ്റുകൾ നടത്തി. ഓരോ പാക്കറ്റും അയച്ച കൃത്യമായ സമയവുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ ഡ്രൈവർ ഫോർവേഡ് ചെയ്തതിന് ശേഷമുള്ള ലേറ്റൻസിയാണ് പരിശോധനയിൽ അളക്കുന്നത്. നേതാക്കൾ അപ്പോഴും സി, റസ്റ്റ് ഡ്രൈവർമാർ ആയിരുന്നു, ഇതിൻ്റെ ഫലങ്ങൾ സെക്കൻഡിൽ 1 ദശലക്ഷം പാക്കറ്റുകളുടെ ഒഴുക്കിന് പ്രായോഗികമായി വേർതിരിച്ചറിയാൻ കഴിയില്ല (ഏകദേശം 20 µs). ഗോ ഡ്രൈവർ മികച്ച പ്രകടനം കാഴ്‌ചവച്ചു, നേതാക്കളെക്കാൾ അൽപ്പം പിന്നിലായി, 20 µs ലെവലിൽ തുടർന്നു. C# ഡ്രൈവർ ഏകദേശം 50 µs കാലതാമസം കാണിച്ചു.
ഏറ്റവും ദൈർഘ്യമേറിയ കാലതാമസം കാണിക്കുന്നത് JavaScript, Java ഡ്രൈവറുകൾ (300 µs-ൽ കൂടുതൽ ലേറ്റൻസികൾ) ആണ്.

സി യേക്കാൾ ഉയർന്ന തലത്തിലുള്ള ഭാഷകളിൽ ഡ്രൈവറുകളും ഓപ്പറേറ്റിംഗ് സിസ്റ്റം ഘടകങ്ങളും വികസിപ്പിക്കുന്നതിനുള്ള സാധ്യത വിലയിരുത്തുന്നതിനാണ് പഠനം നടത്തിയത്. നിലവിൽ, ലിനക്‌സിലെ 39-ൽ 40 മെമ്മറി പ്രശ്‌നങ്ങളും ഡ്രൈവറുകളുമായി ബന്ധപ്പെട്ടതാണ്, അതിനാൽ കൂടുതൽ സുരക്ഷിതമായ ഭാഷ ഉപയോഗിക്കുന്നതിനും ഡ്രൈവറുകൾ കേർണലിൽ നിന്നും യൂസർ സ്‌പെയ്‌സിലേക്കും മാറ്റുന്നതിലെ പ്രശ്‌നങ്ങൾ പ്രസക്തമായി തുടരുക കൂടാതെ നിർമ്മാതാക്കൾ ഇതിനകം തന്നെ ഈ ദിശയിൽ സജീവമായി പരീക്ഷണം നടത്തുന്നുണ്ട് (ഉദാഹരണത്തിന്, OS-നായി Google ഒരു TCP സ്റ്റാക്ക് വികസിപ്പിച്ചെടുത്തിട്ടുണ്ട് ഫ്യൂഷിയ ഗോ ഭാഷയിൽ, CloudFlare കമ്പനി സൃഷ്ടിച്ചു റസ്റ്റിൽ ക്യുഐസി പ്രോട്ടോക്കോൾ നടപ്പിലാക്കുന്നത്, ആപ്പിൾ മൊബൈൽ ഉപകരണങ്ങളിലെ ടിസിപി സ്റ്റാക്ക് യൂസർ സ്പേസിലേക്ക് നീക്കി).

ജോലിയുടെ സമയത്ത്, റസ്റ്റ് ഭാഷയാണ് ഡ്രൈവർ വികസനത്തിനുള്ള ഏറ്റവും മികച്ച സ്ഥാനാർത്ഥി എന്ന് നിഗമനം ചെയ്തു. സി ഡ്രൈവറുകളെ അപേക്ഷിച്ച് ഏകദേശം 2% മുതൽ 10% വരെ പെർഫോമൻസ് നഷ്ടം ചിലവിൽ ലോ-ലെവൽ മെമ്മറി മാനേജ്‌മെൻ്റുമായി ബന്ധപ്പെട്ട പ്രശ്‌നങ്ങൾ റസ്റ്റിൻ്റെ കഴിവുകൾ ഇല്ലാതാക്കുന്നു. മാലിന്യ ശേഖരണം മൂലമുണ്ടാകുന്ന സബ്-മില്ലിസെക്കൻഡ് ലേറ്റൻസി സ്വീകാര്യമായ സാഹചര്യങ്ങളിൽ സിസ്റ്റം ഘടകങ്ങൾ സൃഷ്ടിക്കുന്നതിന് Go, C# എന്നിവ അനുയോജ്യമാണെന്ന് കണക്കാക്കുന്നു.

അവലംബം: opennet.ru