并發不是并行,它更好!

jopen 10年前發布 | 7K 次閱讀 并發

        英文原文: Concurrency is not Parallelism (it's better)

        現代社會是并行的:多核、網絡、云計算、用戶負載,并發技術對此有用。

        Go 語言支持并發,它提供了:并發執行(goroutines),同步和消息(channels)和多路并發控制(select)。

        當 Go 聲稱是并發時,人們說:“并發很酷!耶,我可以并行運行了!”,但這是個錯誤的。因為很多人都不了解他們間的差別。“我用四個處理器來做質數篩選,但是更慢了。”

        并發(Concurrency):以可獨立執行的進程集合的方式編程(進程是出了名的難定義,這里是通常意義上的進程,不是 Linux 進程)

        并行(Parallelism):以可同時執行的(可能相關的)計算指令方式編程。

        兩者的區別:并發是同時處理(dealing)很多的事情,并行是同時做(doing)很多的事情。不同,但也相關。一個是關于代碼結構,一個是關于代碼執行。并發為可能的(不是必須的)并行問題提供了一種解決方案。

        一個類比:

        鼠標、鍵盤、顯示器、磁盤驅動是并發結構的。

        向量點積是并行的。

        并發帶有通信:

        并發是一種構造程序的方式,把任務分解為一個個獨立運行的小任務。通信是協調這些小任務的手段。

        Go 的模型(還有 Erlang 等)都是基于 CPS (Communicating sequential processes, 通信順序進程):其論文C. A. R. Hoare: Communicating Sequential Processes (CACM 1978)

        以上講得太抽象了,我們舉實際點的例子。

        我們的問題:把一堆廢棄語言的說明書運到火爐里,一只地鼠會花費很長時間。

并發不是并行,它更好!

        更多的地鼠

并發不是并行,它更好!

        單單更多的地鼠也不解決問題,它們需要更多的推車。

        更多的地鼠、更多的推車

并發不是并行,它更好!

        這樣會加快速度,但它們會在那堆書和爐子那邊遇上瓶頸。同時也要同步兩只地鼠,可以通過消息的方式實現。

        全部加倍

并發不是并行,它更好!

        這樣會以兩倍的速度運送。這是兩個地鼠程序的并發構成(concurrent composition)。

        但這種設計不是自發并行的,如果一次只有一只地鼠在運會怎樣?

        這種設計仍是并發,不是并行。[譯者注:一只地鼠運一次上面那堆書,然后第二只地鼠再運一次下面那堆書。一次只允許一只地鼠運送,這樣就不是并行的。]

        然而,這種場景是可以自發并行的。并發構成可以考慮下其他模型。

        另一種設計

并發不是并行,它更好!

        三只地鼠在工作,但可能會有延誤。每只地鼠是個獨立的步驟,附加協調(通信)。

        更細粒度的并發

并發不是并行,它更好!

        增加一只地鼠用來運回空推車。四只地鼠在工作,運行得更加流暢,每只地鼠都在做一個簡單的任務。

        如果我們把事情安排的足夠好(現實中很難但不是不可能),速度會是最先只有一只地鼠的那個設計的四倍。

        觀察結論:我們在一個已有的設計(指三個地鼠的那個設計)中添加一個并發的步驟(第四只地鼠)增強了系統的性能。更多的地鼠干了更多的活,系統運行得更好。并發比簡單的并行對問題要有更深的洞察。

        我們有四個并發的步驟:1.裝書到推車上 2. 把推車運到火爐邊 3. 把書卸到火爐里 4. 運回空推車

        不同的并發設計能以不同的方式來并行。

        更多的并行

并發不是并行,它更好!

        我們以另一個維度來并行,并行使這樣的設計變的容易。八只地鼠,都在繁忙工作。

        但也可能根本沒有并行

        謹記:即使一次只能有一只地鼠在工作(零并行),這也不失為一個良好的并發的解決方案。

        另一種設計

        下面也是一種用并發組成來解決問題的設計。兩只地鼠,再加上一個中轉堆。

并發不是并行,它更好!

        以一般的方式來并行

        用更多的并發程序來提高吞吐量

并發不是并行,它更好!

        或者一種不同的方式

        在多地鼠并發模型中引入中轉堆

并發不是并行,它更好!

        全面優化

        使用我們所有的技術,16 只地鼠都開足馬力。

并發不是并行,它更好!

        學到內容

        我們有很多方法把問題分解,這才是并發設計。一旦我們分解了問題,并行就自然而然的產生了,正確性也變得很容易。

        回到計算

        我們關于運書的問題,可以看做是如下的類比:書堆是 Web 數據,地鼠是 CPU,推車是調度、渲染或是網絡,火堆是代理、瀏覽器或是其他的消費者。地鼠提供網絡數據,這就是一個可擴展的 Web 服務的并發設計了。

來自: ifeve.com
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