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) 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，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
在本次测试中，我创建了一个 API 端点 （/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。
- 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 vs Zig
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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。
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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）。
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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。
总体吞吐量
- 最终，Kubernetes 开始限制 Golang 的 CPU 资源 ，但此时它的性能 已经无法与 Rust 和 Zig 竞争。
- Zig 的最大吞吐量约为 118,000 QPS ，Rust 为 113,000 QPS ，而 Golang 仅能达到 70,000 QPS。
数据可视化
接下来，我展示了完整测试时长内的各项数据指标的变化情况：
- 每秒请求数（RPS）
- Golang 远低于 Rust 和 Zig ，处理能力约 70,000 QPS。
- Rust 和 Zig 均可达到 100,000 QPS 以上。
- 延迟（Latency）
- Rust 和 Zig 之间的延迟差距很小。
- Golang 的延迟明显更高。
- CPU 使用率（CPU Usage）
- Golang 从一开始就消耗更多 CPU 资源。
- Rust 和 Zig 的 CPU 使用率更稳定。
- 内存使用量（Memory Usage）
- Golang 多次被 OOM 终止 ，导致 多个进程被杀死并重启。
- Rust 和 Zig 的内存使用量相对稳定。
- 可用性（Availability）
- Rust 在高负载下出现了部分超时错误，导致可用性下降。
- Zig 的可用性相对较高。
- CPU 限制（CPU Throttling）
(图略)
- Golang 在测试后期受到了 Kubernetes 的 CPU 限制，但此时它的性能已经下降，影响不大。