性能比拼: Rust vs Zig vs Go

摘要：本内容是对知名性能评测博主 Anton Putra Rust vs Zig vs Go: Performance (Latency - Throughput - Saturation - Availability)[1] 内容的翻译与整理, 有适当删减, 相关

本内容是对知名性能评测博主 Anton Putra Rust vs Zig vs Go: Performance (Latency - Throughput - Saturation - Availability)[1] 内容的翻译与整理, 有适当删减, 相关指标和结论以原作为准

在本视频中，我们将对 Rust、Zig 和 Golang 进行比较。我使用 Actix HTTP 框架运行 Rust，标准库运行 Golang，并使用较新的 Zek 框架运行 Zig。

我之所以更新这个基准测试，是因为我收到了一位熟悉 Zig 的开发者提交的 Pull Request[2]，因此我决定重新进行一次测试。

在本次测试中，我们将重点关注四个关键指标：

延迟（Latency）：使用 P99 百分位进行测量。吞吐量（Throughput）：即每秒可以处理的请求数，用于衡量不同 HTTP 框架的性能。资源使用情况（Saturation）：包括 CPU 使用率（相对于 Kubernetes 定义的限额）和内存使用情况。在本测试中，我们直接使用实际的内存使用值。此外，由于测试是在 Kubernetes 中运行的，我们还需要测量 CPU 限制（Throttling）。错误率或可用性（Errors/Availability）：对于 HTTP 服务来说，这指的是成功请求数与总请求数的比率。

我使用了生产级 Kubernetes 集群在 AWS 上运行大部分基准测试，以确保测试环境尽可能接近真实的生产环境。应用程序部署在大型 EC2 实例上，客户端运行在四核 Graviton 实例（基于 ARM 架构，成本略低于 AMD）。

测试方法

/api/api/devices），客户端会向该端点发送请求，并获取一个硬编码的设备信息。这个测试虽然非常简单，但可以很好地反映每个应用程序的基准性能。

测试开始

首先，我运行三个应用程序5 分钟，并不施加任何负载。

这次测试中，我决定直接显示实际的内存使用量（单位：字节）。Rust 在空闲状态下仅占用不到 1MB 内存，而 Zig 约占 25MB。

接下来，我部署客户端并施加负载。整个测试持续大约 2 小时，但我已将其压缩为几分钟展示结果。

测试结果

CPU 和延迟

Golang 从一开始 CPU 使用率就较高，并且其延迟比 Rust 和 Zig 略高。Rust 和 Zig 在几乎所有指标上都非常接近，除了内存使用量。但这种情况很快会发生变化。

吞吐量

当请求数达到 20,000 QPS（每秒请求数）时，Golang 开始性能下降，延迟上升。我已应用了所有推荐的优化技术，相关源代码可在我的仓库中查看[3]。当 QPS 达到 33,000 时，Golang 的延迟问题变得更加明显，已经无法与 Rust 和 Zig 竞争，因此从这里开始，我的重点将放在 Rust 和 Zig 的对比上。

可用性（Availability）

当 QPS 达到 40,000 时，Rust 的可用性曲线出现小幅下降。由于平均请求处理时间低于 1ms，我将超时时间设定为 100ms。当客户端请求超时，它会收到 HTTP 408 错误码，导致可用性下降。

资源使用情况

当 QPS 达到 51,000 时，Golang 开始丢失部分请求，无法继续保持较高的吞吐量。Golang 的缓存使用量不断增加，最终超出 Kubernetes 设定的 256MB 内存限制，导致进程被 OOM（内存溢出）终止。

Rust 的内存使用量最终达到了 Zig 的水平，并在高负载下超过了 Zig。
当 QPS 达到 98,000 时，Rust 开始性能下降：
RPS（每秒请求数）下降，无法维持原有吞吐量。延迟上升。Rust 开始返回错误，导致可用性下降（由于大量超时请求）。
在 RPS 计算时，我仅统计成功请求，因此 Rust 的请求总数出现了略微下降。