HSF/Dubbo序列化时的LocalDateTime, Instant的性能问题

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HSF/Dubbo序列化时的LocalDateTime, Instant的性能问题

renchie 2019-06-14 13:53:06 浏览575
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在对Dubbo新版本做性能压测时,无意中发现对用例中某个TO(Transfer Object)类的一属性字段稍作修改,由Date变成LocalDateTime,结果是吞吐量由近5w变成了2w,RT由9ms升指90ms。

在线的系统,拼的从来不仅仅是吞吐量,
而是在保证一定的RT基础上,再去做其他文章的, 也就是说应用的RT是我们服务能力的基石所在, 拿压测来说, 我们能出的qps/tps容量, 必须是应用能接受的RT下的容量,而不是纯理论的数据,在集团云化的过程中计算过,底层服务的RT每增加0.1ms,在应用层就会被放大,

整体的成本就会上升10%以上。

要走向异地,首先要面对的阿喀琉斯之踵:延时,长距离来说每一百公里延时差不多在1ms左右,杭州和上海来回的延迟就在5ms以上,上海到深圳的延迟无疑会更大,延时带来的直接影响也是响应RT变大,
用户体验下降,成本直线上升。 如果一个请求在不同单元对同一行记录进行修改, 即使假定我们能做到一致性和完整性, 那么为此付出的代价也是非常高的,想象一下如果一次请求需要访问
10 次以上的异地 HSF 服务或 10 次以上的异地 DB调用, 服务再被服务调用,延时就形成雪球,越滚越大了。

普遍性

关于时间的处理应该是无处不在,可以说离开了时间属性,99.99%的业务应用都无法支持其意义,特别是像监控类的系统中更是面向时间做针对性的定制处理。

在JDK8以前,基本是通过java.util.Date来描述日期和时刻,java.util.Calendar来做时间相关的计算处理。JDK8引入了更加方便的时间类,包括Instant,LocalDateTime、OffsetDateTime、ZonedDateTime等等,总的说来,时间处理因为这些类的引入而更加直接方便。

Instant存的是UTC的时间戳,提供面向机器时间视图,适合用于数据库存储、业务逻辑、数据交换、序列化。LocalDateTime、OffsetDateTime、ZonedDateTime等类结合了时区或时令信息,提供了面向人类的时间视图,用于向用户输入输出,同一个时间面向不同用户时,其值是不同的。比如说订单的支付、发货时间买卖双方都用本地时区显示。可以把这3个类看作是一个面向外部的工具类,而不是应用程序内部的工作部分。

简单说来,Instant适用于后端服务和数据库存储,而LocalDateTime等等适用于前台门面系统和前端展示,二者可以自由转换。这方面,国际化业务的同学有相当多的体感和经验。

在HSF/Dubbo的服务集成中,无论是Date属性还是Instant属性肯定是普遍的一种场景。

问题复现

  • Instant等类的性能优势

以常见的格式化场景举例

    @Benchmark
    @BenchmarkMode(Mode.Throughput)
    public String date_format() {
        Date date = new Date();
        return new SimpleDateFormat("yyyyMMddhhmmss").format(date);
    }

    @Benchmark
    @BenchmarkMode(Mode.Throughput)
    public String instant_format() {
        return Instant.now().atZone(ZoneId.systemDefault()).format(DateTimeFormatter.ofPattern(
                "yyyyMMddhhmmss"));
    }

在本地通过4个线程来并发运行30秒做压测,结果如下。

Benchmark                            Mode  Cnt        Score   Error  Units
DateBenchmark.date_format           thrpt       4101298.589          ops/s
DateBenchmark.instant_format        thrpt       6816922.578          ops/s

可见,Instant在format时性能方面是有优势的,事实上在其他操作方面(包括日期时间相加减等)都是有性能优势,大家可以自行搜索或写代码测试来求解。

  • Instant等类在序列化时的陷阱

针对Java自带,Hessian(淘宝优化版本)两种序列化方案,压测序列化和反序列化的处理性能。

Hessian是集团内应用的HSF2.2和开源的Dubbo中默认的序列化方案。

    @Benchmark
    @BenchmarkMode(Mode.Throughput)
    public Date date_Hessian() throws Exception {
        Date date = new Date();
        byte[] bytes = dateSerializer.serialize(date);
        return dateSerializer.deserialize(bytes);
    }

    @Benchmark
    @BenchmarkMode(Mode.Throughput)
    public Instant instant_Hessian() throws Exception {
        Instant instant = Instant.now();
        byte[] bytes = instantSerializer.serialize(instant);
        return instantSerializer.deserialize(bytes);
    }

    @Benchmark
    @BenchmarkMode(Mode.Throughput)
    public LocalDateTime localDate_Hessian() throws Exception {
        LocalDateTime date = LocalDateTime.now();
        byte[] bytes = localDateTimeSerializer.serialize(date);
        return localDateTimeSerializer.deserialize(bytes);
    }

结果如下。可以看出,在Hessian方案下,无论还是Instant还是LocalDateTime,吞吐量相比较Date,都出现“大跌眼镜”的下滑,相差100多倍;通过通过分析,每一次把Date序列化为字节流是6个字节,而LocalDateTime则是256个字节,这个放到网络带宽中的传输代价也是会被放大。 在Java内置的序列化方案下,有稍微下滑,但没有本质区别。

Benchmark                         Mode  Cnt        Score   Error  Units
DateBenchmark.date_Hessian       thrpt       2084363.861          ops/s
DateBenchmark.localDate_Hessian  thrpt         17827.662          ops/s
DateBenchmark.instant_Hessian    thrpt         22492.539          ops/s
DateBenchmark.instant_Java       thrpt       1484884.452          ops/s
DateBenchmark.date_Java          thrpt       1500580.192          ops/s
DateBenchmark.localDate_Java     thrpt       1389041.578          ops/s

分析解释

Hession中其实是有针对Date类做特殊处理,遇到Date属性,都是直接获取long类型的相对来做处理。

1560245363047_11686c4e_ea4a_4e7c_aa2e_ea43695996bf


通过分析Hessian对Instant类的处理,无论是序列化还是反序列化,都需要Class.forName这个耗时的过程。。。,怪不得throughput急剧下降。

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延展思考

1) 可以通过扩展实现Instant等类的com.alibaba.com.caucho.hessian.io.Serializer,并注册到SerializerFactory,来升级优化Hessian。但会有前后兼容性上,这个是大问题,在集团内这种上下游依赖比较复杂的场景下,极高的风险也会让此不可行。从这个角度看,只有建议大家都用Date来做个TO类的首选的时间属性。

2) HSF的RPC协议从严格意义上讲是 Session握手层的协议定义,其中的版本识别也是这个层面的行为,而业务数据的presentation展示层是通过Hessian等自描述的序列化框架来实现,这一层其实是缺少版本识别,从而导致升级起来就异常困难。

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