硬核！Rust异步编程方式重大升级：新版Tokio如何提升10倍性能详解

有的读者们可能会对前文提到的“对所有可能的结果或行为进行排列组合和置换”产生疑问。众所周知，对可能行为的简单排列组合就会导致阶乘式的“爆炸”。当然目前有许多用于避免这类指数级爆炸的算法，Loom 中采用的核心算法是基于“动态子集缩减”算法(dynamic partial reduction)。该算法能够动态“修剪”会导致一致执行结果的排列子集，但需要注意的是，即便如此，在状态空间巨大时也一样会导致修剪效率大幅降低。Loom 采用了有界动态子集缩减算法来限制搜索空间。

总而言之，Loom 极大地帮助了我们，使得我们更有信心地发布新版调度器。

测试结果

我们来具体看看新版 Tokio 调度器到底取得了多大的性能提升?

首先，在微基准测试中，新版调度器提升显著。

老版本

test chained_spawn ... bench: 2,019,796 ns/iter (+/- 302,168) test ping_pong ... bench: 1,279,948 ns/iter (+/- 154,365) test spawn_many ... bench: 10,283,608 ns/iter (+/- 1,284,275) test yield_many ... bench: 21,450,748 ns/iter (+/- 1,201,337) 

新版本

test chained_spawn ... bench: 168,854 ns/iter (+/- 8,339) test ping_pong ... bench: 562,659 ns/iter (+/- 34,410) test spawn_many ... bench: 7,320,737 ns/iter (+/- 264,620) test yield_many ... bench: 14,638,563 ns/iter (+/- 1,573,678) 

测试内容包括：

• chained_spawn测试会递归地不断产生新的子任务。
• ping_pong测试会分配一个一次性地(oneshot)通道，接着产生一个新的子任务，子任务在该通道上发送消息，原任务则接受消息。
• spawn_many测试会产生出大量子任务，并注入给调度器。
• yield_many 会测试一个唤醒自己的任务。

为了更接近真实世界的工作负载，我们再试试 Hyper 基准测试：

wrk -t1 -c50 -d10 

老版本

Running 10s test @ http://127.0.0.1:3000 1 threads and 50 connections Thread Stats Avg Stdev Max +/- Stdev  Latency 371.53us 99.05us 1.97ms 60.53%  Req/Sec 114.61k 8.45k 133.85k 67.00% 1139307 requests in 10.00s, 95.61MB read Requests/sec: 113923.19 Transfer/sec: 9.56MB 

新版本

Running 10s test @ http://127.0.0.1:3000 1 threads and 50 connections Thread Stats Avg Stdev Max +/- Stdev  Latency 275.05us 69.81us 1.09ms 73.57%  Req/Sec 153.17k 10.68k 171.51k 71.00% 1522671 requests in 10.00s, 127.79MB read Requests/sec: 152258.70 Transfer/sec: 12.78MB 

目前 Hyper 基准测试已经比 TechEmpower 更有参考性，所以从结果来看，我们很兴奋 Tokio 调度器已经可以冲击这样的性能排行榜。

另外一个令人印象深刻的结果是，Tonic，流行的 gRPC 客户端/服务端框架，取得了超过10%的性能提升，这还是在 Tonic 本身没有做特定优化的情况下!

结论

我非常高兴参与这项持续数月的大工程，它将成为 Rust 异步 I/O 发展的重大事件。同时我也对最终取得的结果感到满意，当然 Tokio 中仍然有可以继续优化和性能提升的空间，这不是终点。

（编辑：威海站长网）

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