c++ - Haskell Thrift 库在性能测试中比 C++ 慢 300 倍

标签 c++ performance networking haskell thrift

我正在构建一个包含两个组件的应用程序 - 用 Haskell 编写的服务器和用 Qt (C++) 编写的客户端。我正在使用 Thrift 与他们交流，我想知道它为什么工作这么慢。

我做了一个性能测试，这是我机器上的结果

结果

C++ server and C++ client:

Sending 100 pings                    -    13.37 ms
Transfering 1000000 size vector      -   433.58 ms
Recieved: 3906.25 kB
Transfering 100000 items from server -  1090.19 ms
Transfering 100000 items to server   -   631.98 ms

Haskell server and C++ client:

Sending 100 pings                       3959.97 ms
Transfering 1000000 size vector      - 12481.40 ms
Recieved: 3906.25 kB
Transfering 100000 items from server - 26066.80 ms
Transfering 100000 items to server   -  1805.44 ms

为什么 Haskell 在这个测试中这么慢？如何提高它的性能？

这里是文件:

文件

性能.thrift

namespace hs test
namespace cpp test

struct Item {
    1: optional string    name
    2: optional list<i32> coordinates
}

struct ItemPack {
    1: optional list<Item>     items
    2: optional map<i32, Item> mappers
}


service ItemStore {
    void ping()
    ItemPack getItems(1:string name, 2: i32 count) 
    bool     setItems(1: ItemPack items)

    list<i32> getVector(1: i32 count)
}

Main.hs

{-# LANGUAGE ScopedTypeVariables #-}   
module Main where

import           Data.Int  
import           Data.Maybe (fromJust) 
import qualified Data.Vector as Vector
import qualified Data.HashMap.Strict  as HashMap
import           Network

-- Thrift libraries
import           Thrift.Server

-- Generated Thrift modules
import Performance_Types
import ItemStore_Iface
import ItemStore


i32toi :: Int32 -> Int
i32toi = fromIntegral

itoi32 :: Int -> Int32
itoi32 = fromIntegral

port :: PortNumber
port = 9090

data ItemHandler = ItemHandler

instance ItemStore_Iface ItemHandler where
    ping _                   = return () --putStrLn "ping"
    getItems _ mtname mtsize = do 
        let size = i32toi $ fromJust mtsize
            item i = Item mtname (Just $ Vector.fromList $ map itoi32 [i..100])
            items = map item [0..(size-1)]
            itemsv = Vector.fromList items 
            mappers = zip (map itoi32 [0..(size-1)]) items 
            mappersh = HashMap.fromList mappers
            itemPack = ItemPack (Just itemsv) (Just mappersh)
        putStrLn "getItems"
        return itemPack

    setItems _ _             = do putStrLn "setItems"
                                  return True

    getVector _ mtsize       = do putStrLn "getVector"
                                  let size = i32toi $ fromJust mtsize
                                  return $ Vector.generate size itoi32

main :: IO ()
main = do
    _ <- runBasicServer ItemHandler process port 
    putStrLn "Server stopped"

ItemStore_client.cpp

#include <iostream>
#include <chrono>
#include "gen-cpp/ItemStore.h"

#include <transport/TSocket.h>
#include <transport/TBufferTransports.h>
#include <protocol/TBinaryProtocol.h>

using namespace apache::thrift;
using namespace apache::thrift::protocol;
using namespace apache::thrift::transport;

using namespace test;
using namespace std;

#define TIME_INIT  std::chrono::_V2::steady_clock::time_point start, stop; \
                   std::chrono::duration<long long int, std::ratio<1ll, 1000000000ll> > duration;
#define TIME_START start = std::chrono::steady_clock::now(); 
#define TIME_END   duration = std::chrono::steady_clock::now() - start; \
                   std::cout << chrono::duration <double, std::milli> (duration).count() << " ms" << std::endl;

int main(int argc, char **argv) {

    boost::shared_ptr<TSocket> socket(new TSocket("localhost", 9090));
    boost::shared_ptr<TTransport> transport(new TBufferedTransport(socket));
    boost::shared_ptr<TProtocol> protocol(new TBinaryProtocol(transport));

    ItemStoreClient server(protocol);
    transport->open();

    TIME_INIT

    long pings = 100;
    cout << "Sending " << pings << " pings" << endl;
    TIME_START
    for(auto i = 0 ; i< pings ; ++i)
        server.ping();
    TIME_END


    long vectorSize = 1000000;

    cout << "Transfering " << vectorSize << " size vector" << endl;
    std::vector<int> v;
    TIME_START
    server.getVector(v, vectorSize);
    TIME_END
    cout << "Recieved: " << v.size()*sizeof(int) / 1024.0 << " kB" << endl;


    long itemsSize = 100000;

    cout << "Transfering " << itemsSize << " items from server" << endl;
    ItemPack items;
    TIME_START
    server.getItems(items, "test", itemsSize);
    TIME_END


    cout << "Transfering " << itemsSize << " items to server" << endl;
    TIME_START
    server.setItems(items);
    TIME_END

    transport->close();

    return 0;
}

ItemStore_server.cpp

#include "gen-cpp/ItemStore.h"
#include <thrift/protocol/TBinaryProtocol.h>
#include <thrift/server/TSimpleServer.h>
#include <thrift/transport/TServerSocket.h>
#include <thrift/transport/TBufferTransports.h>

#include <map>
#include <vector>

using namespace ::apache::thrift;
using namespace ::apache::thrift::protocol;
using namespace ::apache::thrift::transport;
using namespace ::apache::thrift::server;


using namespace test;
using boost::shared_ptr;

class ItemStoreHandler : virtual public ItemStoreIf {
  public:
    ItemStoreHandler() {
    }

    void ping() {
        // printf("ping\n");
    }

    void getItems(ItemPack& _return, const std::string& name, const int32_t count) {

        std::vector <Item> items;
        std::map<int, Item> mappers;

        for(auto i = 0 ; i < count ; ++i){
            std::vector<int> coordinates;
            for(auto c = i ; c< 100 ; ++c)
                coordinates.push_back(c);

            Item item;
            item.__set_name(name);
            item.__set_coordinates(coordinates);

            items.push_back(item);
            mappers[i] = item;
        }

        _return.__set_items(items);
        _return.__set_mappers(mappers);
        printf("getItems\n");
    }

    bool setItems(const ItemPack& items) {
        printf("setItems\n");
        return true;
    }

    void getVector(std::vector<int32_t> & _return, const int32_t count) {
        for(auto i = 0 ; i < count ; ++i)
            _return.push_back(i);
        printf("getVector\n");
    }
};

int main(int argc, char **argv) {
    int port = 9090;
    shared_ptr<ItemStoreHandler> handler(new ItemStoreHandler());
    shared_ptr<TProcessor> processor(new ItemStoreProcessor(handler));
    shared_ptr<TServerTransport> serverTransport(new TServerSocket(port));
    shared_ptr<TTransportFactory> transportFactory(new TBufferedTransportFactory());
    shared_ptr<TProtocolFactory> protocolFactory(new TBinaryProtocolFactory());

    TSimpleServer server(processor, serverTransport, transportFactory, protocolFactory);
    server.serve();
    return 0;
}

生成文件

GEN_SRC := gen-cpp/ItemStore.cpp gen-cpp/performance_constants.cpp gen-cpp/performance_types.cpp
GEN_OBJ := $(patsubst %.cpp,%.o, $(GEN_SRC))

THRIFT_DIR := /usr/local/include/thrift
BOOST_DIR := /usr/local/include

INC := -I$(THRIFT_DIR) -I$(BOOST_DIR)

.PHONY: all clean

all:   ItemStore_server ItemStore_client

%.o: %.cpp
    $(CXX) --std=c++11 -Wall -DHAVE_INTTYPES_H -DHAVE_NETINET_IN_H $(INC) -c $< -o $@

ItemStore_server: ItemStore_server.o $(GEN_OBJ) 
    $(CXX) $^ -o $@ -L/usr/local/lib -lthrift -DHAVE_INTTYPES_H -DHAVE_NETINET_IN_H

ItemStore_client: ItemStore_client.o $(GEN_OBJ)
    $(CXX) $^ -o $@ -L/usr/local/lib -lthrift -DHAVE_INTTYPES_H -DHAVE_NETINET_IN_H

clean:
    $(RM) *.o ItemStore_server ItemStore_client

编译运行

我通过以下方式生成文件(使用 thrift 0.9 可用的 here ):

$ thrift --gen cpp performance.thrift
$ thrift --gen hs performance.thrift

编译

$ make
$ ghc Main.hs gen-hs/ItemStore_Client.hs gen-hs/ItemStore.hs gen-hs/ItemStore_Iface.hs gen-hs/Performance_Consts.hs gen-hs/Performance_Types.hs -Wall -O2

运行 Haskell 测试:

$ ./Main& 
$ ./ItemStore_client

运行 C++ 测试:

$ ./ItemStore_server&
$ ./ItemStore_client

记得在每次测试后杀死服务器

更新

编辑了 getVector 方法以使用 Vector.generate 而不是 Vector.fromList，但仍然没有效果

更新 2

由于@MdxBhmt 的建议，我测试了 getItems 函数如下:

getItems _ mtname mtsize = do let size = i32toi $! fromJust mtsize
                                  item i = Item mtname (Just $!  Vector.enumFromN (i::Int32) (100- (fromIntegral i)))
                                  itemsv = Vector.map item  $ Vector.enumFromN 0  (size-1)
                                  itemPack = ItemPack (Just itemsv) Nothing 
                              putStrLn "getItems"
                              return itemPack

这是严格的，并且与基于我的原始实现的替代方案相比，它改进了 vector 生成:

getItems _ mtname mtsize = do let size = i32toi $ fromJust mtsize
                                  item i = Item mtname (Just $ Vector.fromList $ map itoi32 [i..100])
                                  items = map item [0..(size-1)]
                                  itemsv = Vector.fromList items 
                                  itemPack = ItemPack (Just itemsv) Nothing
                              putStrLn "getItems"
                              return itemPack

请注意，没有发送 HashMap。第一个版本的时间是 12338.2 ms，第二个是 11698.7 ms，没有加速:(

更新 3

我向 Thrift Jira 报告了一个问题

abhinav 更新 4

这完全不科学，但是使用 GHC 7.8.3 与 Thrift 0.9.2 和 @MdxBhmt 的 getItems 版本，差异显着减少。

C++ server and C++ client:

Sending 100 pings:                     8.56 ms
Transferring 1000000 size vector:      137.97 ms
Recieved:                              3906.25 kB
Transferring 100000 items from server: 467.78 ms
Transferring 100000 items to server:   207.59 ms

Haskell server and C++ client:

Sending 100 pings:                     24.95 ms
Recieved:                              3906.25 kB
Transferring 1000000 size vector:      378.60 ms
Transferring 100000 items from server: 233.74 ms
Transferring 100000 items to server:   913.07 ms

执行了多次，每次都重新启动服务器。结果是可重复的。

请注意，原始问题的源代码(使用@MdxBhmt 的 getItems 实现)不会按原样编译。必须进行以下更改:

getItems _ mtname mtsize = do let size = i32toi $! fromJust mtsize
                                  item i = Item mtname (Just $!  Vector.enumFromN (i::Int32) (100- (fromIntegral i)))
                                  itemsv = Vector.map item  $ Vector.enumFromN 0  (size-1)
                                  itemPack = ItemPack (Just itemsv) Nothing 
                              putStrLn "getItems"
                              return itemPack

getVector _ mtsize       = do putStrLn "getVector"
                              let size = i32toi $ fromJust mtsize
                              return $ Vector.generate size itoi32

最佳答案

每个人都指出罪魁祸首是 Thrift 库，但我将专注于您的代码(以及我可以帮助提高速度的地方)

使用简化版本的代码，计算 itemsv:

testfunc mtsize =  itemsv
  where size = i32toi $ fromJust mtsize
        item i = Item (Just $ Vector.fromList $ map itoi32 [i..100])
        items = map item [0..(size-1)]
        itemsv = Vector.fromList items

首先，您在item i 中创建了许多中间数据。由于懒惰，那些小而快的计算 vector 变成了延迟的数据，而我们可以马上得到它们。

有 2 个精心放置的 $!，代表严格的评估:

 item i = Item (Just $! Vector.fromList $! map itoi32 [i..100])

将使您的运行时间减少 25%(对于尺寸 1e5 和 1e6)。

但这里有一个更成问题的模式:您生成一个列表以将其转换为 vector ，而不是直接构建 vector 。

看看最后两行，你创建了一个列表 -> 映射一个函数 -> 转换为一个 vector 。

好吧，vector 和 list 非常相似，你可以做类似的事情! 所以你必须在它上面生成一个vector -> vector.map 并完成。不再需要将列表转换为 vector ，并且在 vector 上映射通常比列表更快!

这样你就可以去掉items，重写下面的itemsv:

  itemsv = Vector.map item  $ Vector.enumFromN 0  (size-1)

将相同的逻辑重新应用到 item i，我们消除了所有列表。

testfunc3 mtsize = itemsv
   where 
      size = i32toi $! fromJust mtsize
      item i = Item (Just $!  Vector.enumFromN (i::Int32) (100- (fromIntegral i)))
      itemsv = Vector.map item  $ Vector.enumFromN 0  (size-1)

这比初始运行时间减少了 50%。

关于c++ - Haskell Thrift 库在性能测试中比 C++ 慢 300 倍，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题： https://stackoverflow.com/questions/19512952/

上一篇：c++ - 如何将多维数组传递给 C 和 C++ 中的函数

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