並行性の習得

並行性の習得

複数の人が同時にアプリを使用するため、アプリをできるだけ早く配信したいと考えています。したがって、並行性を処理するための何らかの方法が必要になります。恐れるな！ほとんどのWebサーバーは、デフォルトですでにこれを実行しています。ただし、スケーリングが必要な場合は、可能な限り最も効率的な方法で同時実行を使用する必要があります。

さまざまな種類の同時実行性

並行性を処理するには、マルチプロセス、マルチスレッド、イベントドリブンなど、複数の方法があります。これらのそれぞれには、それぞれの用途、長所と短所があります。この記事では、それらがどのように異なり、いつどのように使用するかを学びます。

各ワーカープロセスのメモリには完全なコードベースがあります。これにより、このメソッドはかなりメモリを消費し、より大規模なインフラストラクチャに拡張することが困難になります。

マルチプロセスアプローチとは対照的に、すべてのスレッドは同じプロセス内で実行されます。これは、グローバル変数などのデータを共有することを意味します。したがって、スレッドごとに使用される追加メモリのチャンクはごくわずかです。

グローバルインタプリタロック

これにより、MRIのグローバルインタープリターロック（GIL）が表示されます。 GILは、すべてのRubyコードの実行をロックします。スレッドは並行して実行されているように見えますが、一度にアクティブになるスレッドは1つだけです。

IOはGILの外部で動作します。結果が返されるのを待ってデータベースクエリを実行すると、ロックされません。その間に、別のスレッドがいくつかの作業を行う機会があります。スレッド内のハッシュまたは配列に対して多くの計算と操作を行う場合、MRIを使用する場合は、単一のコアのみを使用します。ほとんどの場合、マシンを完全に利用するには、依然として複数のプロセスが必要です。または、GILを持たないRubiniusまたはjRubyを使用することもできます。

スレッドセーフ

複数のスレッドを使用する場合は、スレッドセーフな方法で共有データを操作するすべてのコードを注意深く記述する必要があります。これは、たとえば、ミューテックスを使用して共有データ構造を操作する前にロックすることで実行できます。これにより、データを変更している間、他のスレッドが古いデータに基づいて作業を行わないようになります。

以下に、Rubyで記述された非常に単純なイベントループを示します。ループはevent_queueからイベントを取得します そしてそれを処理します。イベントがない場合は、スリープ状態になり、キューに新しいイベントがあるかどうかを確認するために繰り返します。

loop do
  if event_queue.any?
    handle_event(event_queue.pop)
  else
    sleep 0.1
  end
end

イラスト版

この図では、さらに一歩進んでいます。イベントループは、OS、キュー、およびメモリを使用して美しいダンスを実行します。

ステップバイステップ

1. OSはネットワークとディスクの可用性を追跡します。
2. OSは、I / Oの準備ができていることを確認すると、イベントをキューに送信します。
3. キューは、イベントループが最上位のイベントを取得するイベントのリストです。
4. イベントループがイベントを処理します。
5. 接続に関するメタデータを保存するためにメモリを使用します。
6. 新しいイベントを直接イベントキューに再度送信できます。たとえば、イベントの内容に基づいてキューをシャットダウンするメッセージ。
7. I / O操作を実行する場合は、特定のI/O操作に関心があることをOSに通知します。 OSはネットワークとディスクを追跡し（[1]を参照）、I/Oの準備ができたらイベントを再度追加します。

まとめ

• ほとんどのアプリのスレッド化は理にかなっていますが、Ruby / Railsエコシステムは（ゆっくりと）このように動いているようです。
• 長時間実行されるストリームを使用して同時実行性の高いアプリを実行している場合は、イベントループを使用して拡張できます。
• 交通量の多いサイトがない場合、または従業員が休憩することを期待している場合は、古き良きマルチプロセスを選択してください。

また、スレッド内、マルチプロセスセットアップ内でイベントループを実行することができます。そうです、ストロープワッフルを食べて食べることもできます！

これらの同時実行モデルについて詳しく知りたい場合は、マルチプロセス、マルチスレッド、およびイベントループに関する詳細な記事を確認してください。