node.js - 为什么 fs.readFileSync() 比 await fsPromises.readFile() 快？

Question

这是测试代码(在 express 环境中，只是因为我碰巧在弄乱它):

const fs = require('fs-extra');
const fsPromises = fs.promises;
const express = require('express');
const app = express();

const speedtest = async function (req, res, next) {
    const useFsPromises = (req.params.promises == 'true');
    const jsonFileName = './json/big-file.json';
    const hrstart = process.hrtime();
    if (useFsPromises) {
        await fsPromises.readFile(jsonFileName);
    } else {
        fs.readFileSync(jsonFileName);
    }
    res.send(`time taken to read: ${process.hrtime(hrstart)[1]/1000000} ms`);
};

app.get('/speedtest/:promises', speedtest);

big-file.json文件大约 16 MB。使用 Node 12.18.4。
典型结果(围绕这些值有很大差异，但以下是“典型”结果):

https://dev.mydomain.com/speedtest/false
time taken to read: 3.948152 ms

https://dev.mydomain.com/speedtest/true
time taken to read: 61.865763 ms

更新 包括另外两个变体...普通 fs.readFile()还有一个 promise 的版本:

const fs = require('fs-extra');
const fsPromises = fs.promises;
const util = require('util');
const readFile = util.promisify(fs.readFile);
const express = require('express');
const app = express();

const speedtest = async function (req, res, next) {
    const type = req.params.type;
    const jsonFileName = './json/big-file.json';
    const hrstart = process.hrtime();
    if (type == 'readFileFsPromises') {
        await fsPromises.readFile(jsonFileName);
    } else if (type == 'readFileSync') {
        fs.readFileSync(jsonFileName);
    } else if (type == 'readFileAsync') {
        return fs.readFile(jsonFileName, function (err, jsondata) {
            res.send(`time taken to read: ${process.hrtime(hrstart)[1]/1000000} ms`);
        });
    } else if (type == 'readFilePromisified') {
        await readFile(jsonFileName);
    }
    res.send(`time taken to read: ${process.hrtime(hrstart)[1]/1000000} ms`);
};

app.get('/speedtest/:type', speedtest);

我发现 fsPromises.readFile()是最慢的，而其他的要快得多，并且在阅读时间方面大致相同。我应该在 different example 中添加它(我无法完全验证，所以我不确定发生了什么)时差比这里报告的要大得多。目前在我看来 fsPromises.readFile()应该简单地避免，因为还有其他异步/ promise 选项。

Answer 1

在调试器中逐步执行每个实现( fs.readFileSync 和 fs.promises.readFile )后，我可以确认同步版本以一个大块(文件的大小)读取整个文件。而fs.promises.readFile()在循环中一次读取 16,384 个字节，带有 await每次阅读。这将使fs.promises.readFile()在它可以读取整个文件之前多次返回事件循环。除了给其他东西一个运行的机会之外，在每个循环中通过 for 返回到事件循环是额外的开销。环形。还有内存管理开销，因为 fs.promises.readFile()分配一系列 Buffer 对象，然后在最后将它们组合起来，而 fs.readFileSync()在开始时分配一个大的 Buffer 对象，然后将整个文件读入那个 Buffer。
因此，允许占用整个 CPU 的同步版本从纯时间到完成的角度来看更快(从多用户服务器中使用的 CPU 周期的角度来看，它的效率要低得多，因为它阻止了在读取期间执行任何其他操作的事件循环)。异步版本以较小的块读取，可能是为了避免过多地阻塞事件循环，以便其他事情可以有效地交错和运行，而 fs.promises.readFile()正在做它的事情。
对于我不久前参与的一个项目，我编写了自己的简单异步版本 readFile()一次读取整个文件，它比内置实现快得多。我并不担心那个特定项目中的事件循环阻塞，所以我没有调查这是否是一个问题。

另外，fs.readFile()以 524,288 字节块(比 fs.promises.readFile() 大得多的块)读取文件并且不使用 await ，只使用简单的回调。它显然只是比 promise 实现更优化编码。我不知道为什么他们为 fs.promises.readFile() 以较慢的方式重写了该函数执行。现在，似乎包装 fs.readFile()有 promise 会更快。