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共享内存与消息传递如何处理大型数据结构?

go

在查看Go和Erlang的并发方法时,我注意到它们都依赖于消息传递。

由于没有共享状态,因此这种方法显然可以减轻对复杂锁的需求。

但是,请考虑许多客户想要并行只读访问内存中单个大数据结构(例如后缀数组)的情况。

我的问题:

  • 与消息传递相比,使用共享状态是否会更快,并且使用的内存更少,因为由于数据是只读的,并且只需要存在于单个位置,因此锁通常是不必要的?

  • 在消息传递上下文中如何解决此问题?是否只有一个进程可以访问数据结构,而客户端只需要从中顺序请求数据?或者,如果可能,将数据分块以创建几个保存块的进程吗?

  • 考虑到现代CPU和内存的体系结构,两种解决方案之间有很大的区别-即共享内存可以由多个内核并行读取吗-意味着没有硬件瓶颈会导致这两种实现大致执行相同的工作吗?


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2020-07-02

共1个答案

小编典典

  • 是的,在这种情况下,共享状态可能会更快。但是,只有在您可以放弃锁的情况下,这才是绝对可行的。如果它是“主要是只读的”,那么您需要一个锁(除非您设法编写无锁结构,并被警告它们比锁还要棘手),然后您很难使它执行为作为一个好的消息传递体系结构,速度很快。

  • 是的,您可以编写一个“服务器进程”来共享它。有了真正的轻量级流程,它只需要编写一个小的API即可访问数据。像“拥有”数据的对象(在OOP意义上)那样思考。在较大的情况下(或如果数据存储缓慢),将数据拆分为多个块以增强并行性(在DB圈子中称为“分片”)。

  • 即使NUMA成为主流,每个NUMA单元仍具有越来越多的内核。最大的区别在于,一条消息只能在两个内核之间传递,而必须从所有内核上的缓存中清除锁,从而将其限制为小区间总线延迟(甚至比RAM访问慢)。如果有的话,共享状态/锁变得越来越不可行。

简而言之。。。。习惯了消息传递和服务器进程。

编辑 :重新访问此答案,我想添加一个关于Go文档中的短语:

通过通信共享内存,不要通过共享内存进行通信。

这个想法是:当线程之间共享内存块时,避免并发访问的典型方法是使用锁进行仲裁。Go风格是传递带有引用的消息,线程仅在收到消息时访问内存。它依赖于某种程度的程序员纪律。但是代码看起来很简洁,可以轻松校对,因此调试起来相对容易。

优点是您不必在每条消息上复制大量数据,也不必像某些锁实现那样有效地刷新缓存。现在说这种风格是否导致更高性能的设计还为时过早。(特别是因为当前的Go运行时在线程调度上有些天真)

2020-07-02