SE2016 Exotic Elena Morgun "GIL in different programming languages"
0 likes149 views
Документ описывает многопоточность как возможность процессора выполнять несколько потоков параллельно и определяет основные различия между потоками и процессами. Рассматриваются понятия потоковой безопасности и механизмы синхронизации, такие как мьютексы и атомарные операции, для предотвращения состояния гонки. Также упоминается Global Interpreter Lock (GIL), его влияние на производительность и преимущества, такие как упрощение разработки и интеграции с не потокобезопасными расширениями.
SE2016 Exotic Elena Morgun "GIL in different programming languages"
- 2. Многопоточность Многопоточность - возможность процессора или ядра в многоядерной системе выполнять несколько потоков параллельно, а так же - соответствующее свойство платформы, порождающей данные потоки.
- 4. Поток (thread) Поток - наименьшая единица обработки, исполнение которой может быть назначено ядром ОС. Несколько потоков могут существовать в рамках процесса и совместно использовать его ресурсы.
- 5. Приложение с несколькими процессами
- 6. Основные отличия потока от процесса ● Процессы - независимы, потоки существуют, как часть процесса ● Процессы несут больше информации о состоянии, потоки - только информацию, которую передали в поток ● Процессы имеют отдельное адресное пространство и взаимодействуют с помощью специальных механизмов связи между процессами.
- 7. Потоковая безопасность (thread safety) Код потокобезопасен, если гарантировано функционирует корректно при использовании из нескольких потоков одновременно. Код условно потокобезопасен, если доступ к данным защищен от состояния гонки Код не потокобезопасен, если его работа при использовании из нескольких потоков не гарантирована (и не рекомендована)
- 9. Что происходит на самом деле
- 10. Еще один пример
- 11. Состояние гонки (race condition) Состояние гонки - поведение многопоточного приложения, при котором его работа зависит от того, в каком порядке выполняются части кода.
- 12. Обеспечение безопасности потока 1. Стиль написания кода, избегающий появления состояний, которые могут изменяться разными потоками. 2. Синхронизация между потоками, если избежать подобных состояний невозможно: a. Мьютексы b. Использование атомарных операций
- 13. Что такое мьютекс (Mutual Exclusion) Мьютекс - объект взаимного исключения, предназначенный для защиты объекта в потоке от доступа со стороны других потоков. Мьютексы нужны для блокирования критических секций - частей приложения, которые не должны быть исполняемы конкурентно. Когда поток встречает мьютекс, он “закрывает” доступ к данным для других потоков до “освобождения” мьютекса.
- 14. Что такое атомарная операция Атомарная операция - операция, которую нельзя прервать до ее окончания и кажущаяся для остальной системы моментальной. Атомарность может быть реализована с помощью блокировки. Даже если операция по факту не происходит моментально, другие потоки не могут помешать ее исполнению, пока блокировка не была снята.
- 15. Чем нам поможет Mutex? На этот раз код вернет корректный результат вне зависимости от используемого интерпретатора.
- 17. Что такое GIL Global Interpreter Lock - механизм, используемый в некоторых интерпретаторах языков для синхронизации исполнения потоков. В определенный момент времени только один поток может использовать инстанс интерпретатора. Интерпретатор, в котором реализован GIL, позволяет выполнять только один поток в один момент времени, даже в случае запуска на многоядерной системе.
- 18. Особенности GIL ● Для достижения параллельного исполнения нужно порождать процессы (так как у каждого процесса свой интерпретатор и свой GIL) ● В случае, если приложение запущено в виде одного процесса, увеличение количество процессоров не дает прироста производительности. ● Требуется соответствующая архитектура для скалирования приложения.
- 19. Плюсы GIL ● Ускорение выполнения кода из-за отсутствия логики блокирования/разблокирования структур данных. ● Ускорение интеграции с не потокобезопасными расширениями на языке C ● Более быстрое написание кода (отсутствие необходимости писать блокировки)
- 20. Спасибо!