django,性能测试，以及对fastcgi下进程模型和线程模型的分析

转自：http://www.iteye.com/topic/267429

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*作者：张荣华 
*日期：2008-11-15 
**/ 

之前网上有很多关于django的测试，他们的测试结果都表明django在fastcgi模式下，使用线程模型要比进程模型快，而且更稳定，具体文章见： 
http://irobot.blog.hexun.com/20332312_d.html 
http://taoyh163.blog.163.com/blog/static/19580356200802433559850/ 
但是ahuaxuan根据操作系统的原理判断结果不应该是这样，理论上来讲，进程应该更快。为了证明自己的观点，于是做了以下测试。 

那么在讲解我的测试方法之前，按照惯例，现来讲以下dango中fastcgi模式的一些知识点。 
dango的fastcgi模式有如下几个重要参数： 

Java代码  

1. protocol=PROTOCOL    fcgi, scgi, ajp, ... (default fcgi)  
2.  host=HOSTNAME        hostname to listen on..  
3.  port=PORTNUM         port to listen on.  
4.  socket=FILE          UNIX socket to listen on.  
5.  method=IMPL          prefork or threaded (default prefork)  
6.  maxrequests=NUMBER   number of requests a child handles before it is   
7.                       killed and a new child is forked (0 = no limit).  
8.  maxspare=NUMBER      max number of spare processes / threads  
9.  minspare=NUMBER      min number of spare processes / threads.  
10.  maxchildren=NUMBER   hard limit number of processes / threads  
11.  daemonize=BOOL       whether to detach from terminal.  
12.  pidfile=FILE         write the spawned process-id to this file.  
13.  workdir=DIRECTORY    change to this directory when daemonizing.  
14.  outlog=FILE          write stdout to this file.  
15.  errlog=FILE          write stderr to this file.  
16.  umask=UMASK          umask to use when daemonizing (default 022).  

相信做java的同学一看就比较明白了，很多参数和tomcat中是一样的，主要有一个host，port，socket需要讲解一下，host和port我们知道应该是成对出现的，那么socket是什么呢，其实他们都是socket，只不过，host+port模式是tcp sock，而socket是unix sock，他们都是套接字，一个是操作系统本地的，一个是网络套接字而已。 

我的测试工具是apachbench，简称ab，在apache的bin目录中有这个工具。我的web服务器是lighttpd1.4。 
我一共划分了4个场景，第一个场景是操作数据库的请求，第二个场景是请求缓存的场景，而且使用线程模型，第3和第4个场景都是fastcgi的进程模型。 

场景一 
涉及到查数据库的url，每次请求一条简单的sql语句。 
python manage.py runfcgi method=threaded host=127.0.0.1 port=3033 daemonize=false 

请求数    并发数   总时间 

Java代码  

1. 5000    50     22.86s  
2. 5000    25     23.37s  
3. 5000    10     23.37s  
4. 5000    100    21.58s  

场景二 
不涉及到数据的url，执行一段判断后返回(可以认为数据都放在缓存中)。 
python manage.py runfcgi method=threaded host=127.0.0.1 port=3033 
请求数    并发数   总时间 
5000    50     7.734s 

Java代码  

1. Concurrency Level:      50  
2.   
3. Time taken for tests:   7.883 seconds  
4.   
5. Complete requests:      5000  
6.   
7. Failed requests:        0  
8.   
9. Write errors:           0  
10.   
11. Total transferred:      5505084 bytes  
12.   
13. HTML transferred:       4685937 bytes  
14.   
15. Requests per second:    634.28 [#/sec] (mean)  
16.   
17. Time per request:       78.830 [ms] (mean)  
18.   
19. Time per request:       1.577 [ms] (mean, across all concurrent requests)  
20.   
21. Transfer rate:          681.98 [Kbytes/sec] received  

5000    25     7.545s 

Java代码  

1. Concurrency Level:      25  
2.   
3. Time taken for tests:   7.859 seconds  
4.   
5. Complete requests:      5000  
6.   
7. Failed requests:        0  
8.   
9. Write errors:           0  
10.   
11. Total transferred:      5504770 bytes  
12.   
13. HTML transferred:       4685000 bytes  
14.   
15. Requests per second:    636.20 [#/sec] (mean)  
16.   
17. Time per request:       39.296 [ms] (mean)  
18.   
19. Time per request:       1.572 [ms] (mean, across all concurrent requests)  
20.   
21. Transfer rate:          684.01 [Kbytes/sec] received  

5000    10     7.481s 

Java代码  

1. Concurrency Level:      10  
2.   
3. Time taken for tests:   7.920 seconds  
4.   
5. Complete requests:      5000  
6.   
7. Failed requests:        0  
8.   
9. Write errors:           0  
10.   
11. Total transferred:      5503153 bytes  
12.   
13. HTML transferred:       4685000 bytes  
14.   
15. Requests per second:    631.28 [#/sec] (mean)  
16.   
17. Time per request:       15.841 [ms] (mean)  
18.   
19. Time per request:       1.584 [ms] (mean, across all concurrent requests)  
20.   
21. Transfer rate:          678.52 [Kbytes/sec] received  

5000    100    7.776s 

Java代码  

1. Concurrency Level:      100  
2.   
3. Time taken for tests:   7.776 seconds  
4.   
5. Complete requests:      5000  
6.   
7. Failed requests:        0  
8.   
9. Write errors:           0  
10.   
11. Total transferred:      5504370 bytes  
12.   
13. HTML transferred:       4685937 bytes  
14.   
15. Requests per second:    643.04 [#/sec] (mean)  
16.   
17. Time per request:       155.511 [ms] (mean)  
18.   
19. Time per request:       1.555 [ms] (mean, across all concurrent requests)  
20.   
21. Transfer rate:          691.32 [Kbytes/sec] received  

场景一和场景 二对比可以发现，带有数据操作的请求明显需要更多的时间，之间从缓存中拿数据，每秒中fastcgi可以处理1000个请求。 

场景三 
不涉及到数据的url，执行一段判断后返回(可以认为数据都放在缓存中)。使用进程模型。 
python manage.py runfcgi method=prefork host=127.0.0.1 port=3033 
请求数    并发数   总时间 
5000    50     22 s 

Java代码  

1. Concurrency Level:      50  
2.   
3. Time taken for tests:   22.676 seconds  
4.   
5. Complete requests:      5000  
6.   
7. Failed requests:        15  
8.   
9.    (Connect: 0, Receive: 0, Length: 15, Exceptions: 0)  
10.   
11. Write errors:           0  
12.   
13. Non-2xx responses:      15  
14.   
15. Total transferred:      5519788 bytes  
16.   
17. HTML transferred:       4676480 bytes  
18.   
19. Requests per second:    220.50 [#/sec] (mean)  
20.   
21. Time per request:       226.762 [ms] (mean)  
22.   
23. Time per request:       4.535 [ms] (mean, across all concurrent requests)  
24.   
25. Transfer rate:          237.71 [Kbytes/sec] received  

5000    25     25 s 

Java代码  

1. Concurrency Level:      25  
2.   
3. Time taken for tests:   25.330 seconds  
4.   
5. Complete requests:      5000  
6.   
7. Failed requests:        15  
8.   
9.    (Connect: 0, Receive: 0, Length: 15, Exceptions: 0)  
10.   
11. Write errors:           0  
12.   
13. Non-2xx responses:      15  
14.   
15. Total transferred:      5481652 bytes  
16.   
17. HTML transferred:       4676480 bytes  
18.   
19. Requests per second:    197.40 [#/sec] (mean)  
20.   
21. Time per request:       126.649 [ms] (mean)  
22.   
23. Time per request:       5.066 [ms] (mean, across all concurrent requests)  
24.   
25. Transfer rate:          211.34 [Kbytes/sec] received  

5000    10     15 s 

Java代码  

1. Concurrency Level:      10  
2.   
3. Time taken for tests:   15.463 seconds  
4.   
5. Complete requests:      5000  
6.   
7. Failed requests:        9  
8.   
9.    (Connect: 0, Receive: 0, Length: 9, Exceptions: 0)  
10.   
11. Write errors:           0  
12.   
13. Non-2xx responses:      9  
14.   
15. Total transferred:      5536528 bytes  
16.   
17. HTML transferred:       4679888 bytes  
18.   
19. Requests per second:    323.35 [#/sec] (mean)  
20.   
21. Time per request:       30.926 [ms] (mean)  
22.   
23. Time per request:       3.093 [ms] (mean, across all concurrent requests)  
24.   
25. Transfer rate:          349.66 [Kbytes/sec] received  

5000    100    21 s 

Java代码  

1. Concurrency Level:      100  
2.   
3. Time taken for tests:   21.225 seconds  
4.   
5. Complete requests:      5000  
6.   
7. Failed requests:        15  
8.   
9.    (Connect: 0, Receive: 0, Length: 15, Exceptions: 0)  
10.   
11. Write errors:           0  
12.   
13. Non-2xx responses:      15  
14.   
15. Total transferred:      5541355 bytes  
16.   
17. HTML transferred:       4676480 bytes  
18.   
19. Requests per second:    235.57 [#/sec] (mean)  
20.   
21. Time per request:       424.498 [ms] (mean)  
22.   
23. Time per request:       4.245 [ms] (mean, across all concurrent requests)  
24.   
25. Transfer rate:          254.96 [Kbytes/sec] received  

通过场景二和三的对比，我们可以看出线程模型在默认情况下比进程模型更加快。不过根据操作系统的特性，ahuaxuan认为事有蹊跷。理论上来讲，在速度方面，进程模型不应该比线程模型慢，虽然网上有的文章确实有提到线程模型比进程模型快，不过ahuaxuan觉得他们的测试是有问题的。在研究了django的fastcgi参数之后，再根据做java的经验我发现问题可能出现在进程的创建上。于是调整参数，继续测试。 


场景四 
不涉及到数据的url，执行一段判断后返回(可以认为数据都放在缓存中)。将最大进程数和最小进程数调整到50。 
python manage.py runfcgi method=prefork host=127.0.0.1 port=3033 daemonize=false minspare=50 maxspare=50 
请求数    并发数   总时间 
5000    100     8.16s 
第一次： 

Java代码  

1. Concurrency Level:      100  
2.   
3. Time taken for tests:   9.682 seconds  
4.   
5. Complete requests:      5000  
6.   
7. Failed requests:        0  
8.   
9. Write errors:           0  
10.   
11. Total transferred:      5557585 bytes  
12.   
13. HTML transferred:       4685000 bytes  
14.   
15. Requests per second:    516.42 [#/sec] (mean)  
16.   
17. Time per request:       193.642 [ms] (mean)  
18.   
19. Time per request:       1.936 [ms] (mean, across all concurrent requests)  
20.   
21. Transfer rate:          560.55 [Kbytes/sec] received  

第二次 

Java代码  

1. Concurrency Level:      100  
2.   
3. Time taken for tests:   5.134 seconds  
4.   
5. Complete requests:      5000  
6.   
7. Failed requests:        0  
8.   
9. Write errors:           0  
10.   
11. Total transferred:      5560000 bytes  
12.   
13. HTML transferred:       4685000 bytes  
14.   
15. Requests per second:    973.84 [#/sec] (mean)  
16.   
17. Time per request:       102.686 [ms] (mean)  
18.   
19. Time per request:       1.027 [ms] (mean, across all concurrent requests)  
20.   
21. Transfer rate:          1057.53 [Kbytes/sec] received  

分析，一模一样的两次请求，为什么差两倍的速度呢，根据ahuaxuan的分析，问题应该出在进程的创建上，第二次测试，由于进程已经存在，所以速度非常的快，比线程模型快了2倍不到一点。 
5000    25     8.90s 

Java代码  

1. Concurrency Level:      25  
2.   
3. Time taken for tests:   5.347 seconds  
4.   
5. Complete requests:      5000  
6.   
7. Failed requests:        0  
8.   
9. Write errors:           0  
10.   
11. Total transferred:      5559748 bytes  
12.   
13. HTML transferred:       4685000 bytes  
14.   
15. Requests per second:    935.07 [#/sec] (mean)  
16.   
17. Time per request:       26.736 [ms] (mean)  
18.   
19. Time per request:       1.069 [ms] (mean, across all concurrent requests)  
20.   
21. Transfer rate:          1015.38 [Kbytes/sec] received  

5000    10     8.78s 

Java代码  

1. Concurrency Level:      10  
2.   
3. Time taken for tests:   5.723 seconds  
4.   
5. Complete requests:      5000  
6.   
7. Failed requests:        0  
8.   
9. Write errors:           0  
10.   
11. Total transferred:      5562916 bytes  
12.   
13. HTML transferred:       4687811 bytes  
14.   
15. Requests per second:    873.64 [#/sec] (mean)  
16.   
17. Time per request:       11.446 [ms] (mean)  
18.   
19. Time per request:       1.145 [ms] (mean, across all concurrent requests)  
20.   
21. Transfer rate:          949.22 [Kbytes/sec] received  

5000    50    7.90s 

Java代码  

1. Concurrency Level:      50  
2.   
3. Time taken for tests:   5.239 seconds  
4.   
5. Complete requests:      5000  
6.   
7. Failed requests:        0  
8.   
9. Write errors:           0  
10.   
11. Total transferred:      5560923 bytes  
12.   
13. HTML transferred:       4685937 bytes  
14.   
15. Requests per second:    954.43 [#/sec] (mean)  
16.   
17. Time per request:       52.387 [ms] (mean)  
18.   
19. Time per request:       1.048 [ms] (mean, across all concurrent requests)  
20.   
21. Transfer rate:          1036.63 [Kbytes/sec] received  

对比场景三和场景四发现，在进程模式下在没有指定maxspare和minspare值的情况下，由于每次并发大的时候都动态的去创建进程，效率明显下降，5000个请求居然需要20s之多。而一旦设置了maxspare和minspare之后，只有第一次请求的时候，需要创建进程，之后经常已经存在，不需要创建，也不需要动态的消亡(maxspare和minspare值太小会导致fastcgi父进程频繁的创建和销毁子进程，非常的消耗cpu)，整个应用程序的处理能力大大提高。 

再对比场景二和场景四，可以发现不管是进程模式还是线程模式，每秒都能处理超过1000次的请求。而且在并发较大的情况下，进程模式效率更高。由此可见在网站访问量巨大的情况下，使用进程模型才是比较好的选择，而不是网上所说的使用线程模型。 

后来为了作对比，ahuaxuan在线程模型上也加了maxspare=50,minspare=50，不过性能和没有加几乎一样，可见，这两个参数对进程模型的影响比较大。而且也可以进一步说明操作系统创建进程消耗确实大。 

从这个对比结果，我们还可以得知： 
1线程创建在ubuntu中的代价比进程小的多。(根据观察，在创建进程的时候，cpu上升到100%,而线程模型的cpu只有80%的样子) 
2在进程已经存在的情况下，处理请求的能力，进程要比线程能力强。而且要强出1/3左右的样子 

最后，贴出我的机器配置 
cpu:t8100 
内存:2g 
硬盘：5400转的希捷 

希望本文能够给对django性能有怀疑，以及对fastcgi下认为线程模型更快的同学有所帮助。