Webflux + Netty NIO 性能相比传统 IO 下降约 30 倍

Question

我们在使用 Spring Boot 2.0、Webflux 5.0.7 和 Netty 4.1.25 时遇到网络传输问题。我们希望将 100000 个序列化为 JSON（大约 10Mb 的网络流量）的项目传输到 1 个客户端。

NIO 和传统 IO 的网络传输性能有很大不同。 测试结果如下：

Start reading 100000 from server in 5 iterations
Avg HTTP 283 ms
Avg stream 8130 ms

目前每秒的请求数不是问题，但网络传输速度才是问题。我们已经了解到 NIO 的网络速度可能会慢 30% 左右，但 1/30 倍是多余的。

在客户端和服务器端进行采样时，我们观察到原因主要在于服务器端实现。从下面的截图可以看出，服务器大部分时间都花在了select() 和doWrite() 方法上。

端点代码本身：

@RestController
@RequestMapping(produces = {APPLICATION_JSON_VALUE, APPLICATION_STREAM_JSON_VALUE})
@Validated
public class StreamingController {

    @GetMapping("/instruments/{eodDate}")
    public Flux<TestItem> getInstruments(
            @PathVariable @DateTimeFormat(pattern = "yyyy-MM-dd") LocalDate eodDate,
            @RequestParam(required = false) Instant asOfTimestamp) {
        //Generate test data in memory
        List<TestItem> collect = IntStream.range(0, 100000)
             .mapToObj(i -> new TestItem.Builder().build())
             .collect(Collectors.toList());
        return Flux.fromIterable(collect);
    }
}

我们正在为 Netty 使用 Spring Boot 配置，我们怀疑默认情况下 Netty 配置错误。 我们正在寻求您的帮助。我会根据您的要求添加任何其他详细信息。

更新： 目标是批量读取整个响应以避免将所有响应放入内存，因为预期的数据量很大（几 Gb）。在客户端消费一批数据而不是一个元素是可以接受的。

Answer 1

您实际上并没有测试 NIO 与 IO。 Spring WebFlux 应用程序始终在服务器级别使用非阻塞 IO（使用 Netty、Undertow 或任何符合 Servlet 3.1+ 异步 IO 的服务器）。

在这种情况下，您是在比较：

1. 使用 Spring WebFlux 一次性提供 "application/json" 有效负载
2. 使用 Spring WebFlux 提供流 "application/stream+json" 响应

在第一种情况下，Spring WebFlux 以反应方式生成响应主体，但将缓冲和刷新决策留给服务器本身。写入网络是有代价的，缓冲 a 但是写入更大的块是有效的。

在第二种情况下，您要求 Spring WebFlux 为Flux 的每个元素写入和刷新。当客户端正在侦听（可能是无限的）事件流并且两个不同事件之间可能有一段时间时，这很有用。这种方法消耗更多资源并解释了性能差异。

所以这个基准测试不是显示 IO 与 NIO，而是显示流式与非流式。

如果您想要对响应写入/刷新进行细粒度控制，您可以下降到ServerHttpResponse 的级别并使用writeAndFlushWith(Flux<Flux<DataBuffer>>)，但这是相当低的级别，因为您正在直接处理DataBuffer 实例.

另一种方法是创建包含TestItem 列表的中间 JSON 对象，例如：

public Flux<TestItemBatch> batch() {
    Flux<TestItem> items= //...;
    Flux<List<TestItem>> itemsLists = items.buffer(100);
    return itemsLists.map(list -> new TestItemBatch(list));
}