PHP、Go、Node.jsフレームワークの包括的なパフォーマンス比較

データソース

このパフォーマンス比較のデータは、https://www.techempower.com/benchmarks/#section=data-r18&hw=cl&test=query から取得されています。このウェブサイトは、さまざまなプログラミング言語とフレームワークに関する豊富で信頼できるパフォーマンス・テスト・データを提供し、私たちの分析の強力な裏付けとなっています。

分析した指標

1. JSONシリアライゼーション シリアライズされたレスポンス: 主に、データをJSON形式にシリアライズしてレスポンスを返す際のフレームワークのパフォーマンスを測定します。このプロセスには、特定のデータベース操作は含まれず、フレームワーク独自のデータ処理および出力機能に重点が置かれています。
2. プレーンテキスト シンプルなレスポンス: フレームワークが単純なテキスト・レスポンスを返す速度をテストします。同様に、データベースの相互作用は含まれず、最も基本的なHTTPレスポンス・シナリオにおけるフレームワークのパフォーマンスを評価するために使用されます。このシナリオはHTTP OPTIONSメソッドで一般的です。関数コンピューティングでは、ゲートウェイがこのリクエストに応答することで、運営費を節約することもできます。
3. シングルクエリ 1行クエリ: フレームワークが単一行のデータベース・クエリ操作を実行し、その結果を返す際のパフォーマンスを検証します。これには、フレームワークとデータベース間の相互作用効率と、クエリ結果の処理速度が含まれます。
4. 複数クエリ 複数行クエリ: 複数のデータベース・クエリ操作を実行する際のフレームワークのパフォーマンスを評価します。単一行クエリと比較して、複雑なデータ・クエリ・シナリオにおけるフレームワークの処理能力とリソース管理能力をより良くテストできます。
5. データ更新 データアップデート: データベースとの相互作用、データの検証、アップデート・ロジックの実行効率など、データ更新操作中のフレームワークのパフォーマンスを分析します。

分析対象

検討されたソリューション

1. Node.js (関数コンピューティング): Node.jsのイベント駆動型およびノンブロッキングI/Oモデルを活用することで、関数コンピューティングのシナリオで独自の利点があります。多数の同時リクエストを効率的に処理でき、フロントエンド開発と共通の構文を共有し、フロントエンドとバックエンドの共同開発を容易にします。
2. Go (シングルマシンデプロイメント): Go言語は、高性能コンカレンシーと軽量な実行時環境で知られています。ここでのシングルマシンデプロイメントは、1台のマシンだけを指すのではなく、「ゲートウェイ+関数コンピューティング」のデプロイメント方法とは異なり、独立したサーバー環境でGo言語のパフォーマンス上の利点を最大限に発揮します。

具体的なアプリケーション

1. echo (Go): Go言語の軽量ウェブフレームワークで、使いやすく、高性能で、コミュニティのサポートも良好です。このパフォーマンス比較では、Go言語の典型的なアプリケーションフレームワークとして分析されています。
2. go - pgx - easyjson: これは、pgx (Go言語用のPostgreSQLドライバライブラリ) とeasyjson (効率的なJSONのシリアライゼーションとデシリアライゼーションのためのライブラリ) の組み合わせであり、PostgreSQLデータベースとJSONデータの処理において、Go言語のパフォーマンス上の利点を最大限に発揮することを目的としています。
3. nodejs - postgres (ORM): PostgreSQLデータベースを操作するためにORM (オブジェクト・リレーショナル・マッピング) テクノロジーを使用するNode.jsに基づいたアプリケーションです。ORMテクノロジーはデータベース操作を簡素化し、開発効率を向上させますが、パフォーマンスに一定の影響を与える可能性があります。
4. php (nginx): 広く使用されているサーバー・サイド・スクリプト言語として、PHPはnginxサーバーと組み合わせて使用​​されることがよくあります。nginxは、高性能なHTTPおよびリバース・プロキシ・サーバーとして、PHPと連携してネットワーク・タスクを効率的に完了できます。
5. php - pgsql - raw (nginx): これは、nginxサーバー環境でPHPのネイティブpgsqlエクステンションを使用してPostgreSQLデータベースを直接操作する方法です。ORMなどのフレームワークを使用するよりも、このネイティブな操作方法の方が、特定のシナリオでより高いパフォーマンスを発揮する可能性があります。
6. lumen (nginx, ORM, MySQL): Lumenは、Laravelに基づいた軽量なPHPフレームワークであり、nginxサーバー、ORMテクノロジー、およびMySQLデータベースと組み合わされています。便利な開発機能を提供する一方で、他のフレームワークと比較して、そのパフォーマンスも考慮する必要があります。

この分析では、PHP + PostgreSQLの組み合わせは見られず、Golangとの組み合わせのほとんどはPostgreSQLとでした。これは、データベースの選択とアプリケーションシナリオにおけるさまざまな言語の好みと特性を反映しています。

分析の概要

1. Rust vs. C, C++: Rust言語は、パフォーマンスの点で非常に優れており、従来の高性能言語であるCおよびC++をも凌駕しています。これは、Rustのメモリ安全メカニズム、効率的なコンパイルの最適化、および基盤となるハードウェアリソースの最大限の活用によるものです。
2. Javaのパフォーマンスと人気: Java言語も比較的速いパフォーマンスを示していますが、これらのJavaフレームワークの実際のアプリケーションでの人気については現在不明です。Javaは、豊富なクラスライブラリ、強力なエンタープライズ・レベルの開発サポート、および優れたクロスプラットフォーム性により、多くの大規模プロジェクトで広く使用されていますが、フレームワークの人気はさまざまな分野やシナリオで異なる場合があります。
3. PHPのパフォーマンス分析: ネイティブPHPの全体的なパフォーマンスは遅くありませんが、フレームワークと組み合わせて使用​​すると、パフォーマンスが大幅に低下します。これは主に、一部のフレームワークが、便利な開発機能を提供する一方で、より多くの中間層と抽象的な概念を導入し、システムの複雑さと運用オーバーヘッドを増加させるためです。
4. Go vs. Node.jsのパフォーマンス比較: データリクエスト処理のパフォーマンスに関しては、GoはNode.jsよりも高速です。テストではGoのパフォーマンスがNode.jsの3倍以上であることが示されていますが、パフォーマンスの損失の一部はORMの使用に由来します。ネイティブGoコードの記述のパフォーマンスは、基本的にechoフレームワークの使用と同じであり、echoフレームワークがその設計においてGo言語の高性能特性をうまく維持していることを示しています。

分析の詳細

JSONシリアライゼーション シリアライズされたレスポンス

JSONのシリアライゼーション・レスポンスのパフォーマンスに関しては、Go言語関連のフレームワークとアプリケーションのパフォーマンスが良好です。echo、go、およびgo - pgx - easyjsonは、パフォーマンスリストの最上位にランクされています。これは、Go言語の効率的なJSON処理ライブラリと最適化されたメモリ管理メカニズムによるものです。Node.jsのパフォーマンスは中レベルであり、PHPとlumenのパフォーマンスは比較的低く、JSONシリアライゼーションの処理効率を改善する余地がまだあることを反映しています。

プレーンテキスト シンプルなレスポンス

シンプルなテキスト・レスポンスのテストでは、fasthttpが非常に高いパフォーマンスで際立っています。驚くべきことに、このセクションではGoがNode.jsよりも遅くなっています。ただし、Goがfasthttpサードパーティライブラリに切り替えると、そのパフォーマンスは急上昇します。これは、Go言語自体が強力なパフォーマンスの可能性を秘めており、サードパーティライブラリを適切に選択して使用することで、特定のシナリオでのパフォーマンスを大幅に向上させることができることを示しています。このテストでのlumenのパフォーマンスは非常に低く、さらに最適化が必要です。

シングルクエリ 1行クエリ

単一行クエリのパフォーマンス・テストでは、echoとgo - pgx - easyjsonが再び優れたパフォーマンスを示し、データベースとの相互作用と単一行クエリ結果の返却において高い効率を発揮します。nodejs - postgresとphp - pgsql - rawのパフォーマンスは同程度であり、中レベルです。一方、lumenのパフォーマンスは比較的低く、フレームワークの複雑さとORMの使用がクエリのパフォーマンスの低下につながる可能性があります。

複数クエリ 複数行クエリ

複数行クエリのシナリオでは、go - pgx - easyjsonとechoは依然として優れたパフォーマンスを発揮し、複数のデータベース・クエリ操作を効率的に処理できます。php - pgsql - rawのパフォーマンスも高く、nodejs - postgresを上回っています。lumenのパフォーマンスは向上しましたが、他の優れたパフォーマンスを発揮するフレームワークと比較すると、依然として大きな差があります。

データ更新 データアップデート

データ更新のパフォーマンス・テストでは、go - pgx - easyjsonとechoがリードしており、データ更新操作を迅速に完了できます。php - pgsql - rawのパフォーマンスは中レベルであり、nodejs - postgresとlumenのデータ更新パフォーマンスは比較的低く、データベース操作の方法とフレームワークの実装メカニズムに関連している可能性があります。

まとめ

1. シングルマシン・デプロイメント・ソリューションの選択: シングルマシン・デプロイメント方法を採用する場合は、基本フレームワークとしてechoを使用することをお勧めします。echoはコミュニティのサポートが充実しており、開発者はさまざまなリソースと支援を簡単に得ることができます。同時に、そのシンプルで使いやすい特性により、開発コストと学習曲線を削減することもでき、パフォーマンスの点でも優れており、ほとんどのシングルマシン・デプロイメント・シナリオのニーズを満たします。
2. echo vs. fasthttpの選択: echoフレームワークを使用することが決定された場合、fasthttpをこれ以上検討することはお勧めしません。echoはバージョン2でfasthttpをサポートしていましたが、echoの作成者は https://github.com/labstack/echo/issues/665 で放棄した理由を説明しました。主な理由は、フレームワークのシンプルさとコミュニティの互換性を維持し、可能な限り標準ライブラリを使用することです。これにより、echoは高いパフォーマンスを維持しながら、コミュニティ・エコシステムとの統合をより適切に行うことができます。
3. 関数コンピューティング・ソリューションの選択: 関数コンピューティングのシナリオでは、Node.jsが良い選択肢です。許容できるパフォーマンスを持ち、関数コンピューティングにおける同時処理と応答速度の要件を満たすことができます。同時に、Node.jsとフロントエンドの共通構文により、フロントエンドとバックエンドの開発者がより簡単に連携できるようになり、テクノロジースタックの違いによるコミュニケーションコストと開発の難易度が軽減されます。
4. PHPのパフォーマンスとアプリケーション分析: 上記のパフォーマンス・テストから判断すると、PHP自体のパフォーマンスは大きな問題ではありませんが、その標準ライブラリは古すぎます。実際の開発では、開発効率を向上させるためにフレームワークを使用する必要があります。ただし、通常のフレームワークを使用すると、パフォーマンスが大幅に低下します。また、歴史的な理由から、PHPはNginxと組み合わせてネットワーク・タスクを効率的に完了する必要があるため、シングルマシン・デプロイメントの手順が比較的多くなり、デプロイメントとメンテナンスの複雑さが増します。PHPを開発に使用することを選択する場合は、パフォーマンス、開発効率、およびデプロイメント・コストなどの複数の要素を包括的に考慮し、特定のアプリケーション・シナリオと要件に応じて合理的な決定を下す必要があります。

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