Web Service Benchmark - A comparative study on the efficiency and speed of gRPC, REST and WebSockets

Abstract

Diese Bachelorarbeit vergleicht die Leistungsmerkmale von gRPC, REST und WebSockets mit einem Fokus auf deren Anwendung in einem simulierten Börsenmarktszenario. Die Forschungsarbeit befasst sich mit dem steigenden Bedarf an effizienten Kommunikationsprotokollen in anspruchsvollen Echtzeitanwendungen. Eine detaillierte Benchmark-Methodik wird angewandt, um die genannten Technologien unter verschiedenen Lasten und Datenaustauschmustern, die für Finanzanwendungen relevant sind, systematisch zu bewerten. Die Bewertung konzentriert sich auf die Request/Response-Zeit, die Echtzeit-Update-Fähigkeit und die Skalierbarkeit jedes Protokolls, quantifiziert durch die Kapazität für gleichzeitige Benutzer/Verbindungen. Das Benchmarking wurde mittels Request/Response-Tests mit unterschiedlichen Durchlaufgrößen über eine weite Reihe von Requests/Threads durchgeführt. Wichtige Leistungsindikatoren (KPIs), einschließlich Latenz, Durchsatz, Ressourcennutzung (CPU & RAM) und Netzwerkverkehr, wurden mit branchenüblichen Tools gemessen. Die Studie führt einen systematischen Leistungsbewertungsrahmen ein, der auf die Anforderungen von Börsenmarktanwendungen zugeschnitten ist. Die Ergebnisse zeigen, dass gRPC überlegene Leistung in Szenarien mit hohem Durchsatz und niedriger Latenz aufweist, wodurch es sich besonders für die Handhabung von schnellen Marktdatenaktualisierungen und Handelsausführungen eignet. REST bietet eine ausgewogene Lösung für Standardoperationen. WebSockets zeigen Effizienz bei der Bereitstellung von Echtzeitdaten, weisen jedoch Skalierbarkeitsbeschränkungen bei hoher Last auf. Die Analyse hebt Leistungskompromisse hervor, wobei gRPC Geschwindigkeit und Effizienz bevorzugt, REST breite Kompatibilität bietet und WebSockets die Bereitstellung von Echtzeitdaten erleichtert. Diese Ergebnisse bieten Entwicklern einen vergleichenden Rahmen für die Auswahl des am besten geeigneten Kommunikationsprotokolls für Börsenmarktanwendungen und ermöglichen so die Entwicklung effizienterer, skalierbarer und reaktionsfähigerer Finanzplattformen. Die Forschungsarbeit betont die Leistungsimplikationen der Protokollauswahl und bietet Einblicke in die Optimierung der Bereitstellung von Echtzeitdaten und des Managements gleichzeitiger Benutzerlasten in anspruchsvollen Anwendungsumgebungen. This bachelor thesis compares the performance characteristics of gRPC, REST, and WebSockets, with a focus on their application in a simulated stock market scenario. The research addresses the increasing demand for efficient communication protocols in high-demand, real-time applications. A detailed benchmarking methodology is employed, systematically assessing the mentioned technologies under varying loads and data exchange patterns relevant to financial applications. The evaluation centers on each protocol's request/response time, real-time update capability, and scalability, quantified by concurrent user/connection capacity. Benchmarking was performed using request/response tests with different loop durations, across a wide range of parallel requests. Key performance indicators (KPIs) including latency, throughput, resource utilization (CPU & RAM), and network traffic were measured using industry-standard tools. The study introduces a systematic performance evaluation framework tailored to the requirements of stock market applications. The results indicate that gRPC demonstrates superior performance in high-throughput, low-latency scenarios, rendering it particularly suitable for handling rapid market data updates and trade executions. REST provides a balanced solution for standard operations. WebSockets demonstrate efficiency in real-time data delivery, but exhibit scalability limitations under heavy load. The analysis highlights performance trade-offs, with gRPC favoring speed and efficiency, REST offering broad compatibility, and WebSockets facilitating real-time updates. These findings provide developers with a comparative framework for selecting the most appropriate communication protocol for stock market applications, helping to enable the development of more efficient, scalable, and responsive platforms. The research points up the performance implications of protocol choice. It offers an insight on how to choose the right web service and communication structure for high load applications like a stock market application, although in this context it was chosen just to show the differences between the technologies.Bachelorarbeit FH JOANNEUM 202