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Golang - Concurrency 與 Parallelism 的差別

Concurrency 與 Parallelism 的差別,Golang 又要如何才能 Parallel?

Golang - Concurrency 與 Parallelism 的差別

CONCURRENCY, PARALLELISM 與 GOMAXPROCS

Golang 一個最吸引人的特色是天生支援 concurrency 的能力,但 concurrency 很容易跟 parallelism 搞混。就讓我們來搞清楚在程式的世界中,concurrency 和 parallelism 究竟代表什麼意義吧!

字面翻譯

Concurrency 並行

Parallelism 並發

從字面上看起來根本一模一樣,但其實兩者有著不同的概念。

範例說明

我們以餐廳場景來當範例。

  • 最沒有效率的處理方式是:

接到客人的訂單後,開始準備第一道料理,等到第一道料理完成後,開始準備第二道料理,最後上菜。

  • 而有了 Concurreny 的情況是:

接到客人的訂單,一下做第一道料理,一下做第二道料理,直到兩道料理完成,最後上菜。 咋聽之下,感覺速度沒有比較快,但這樣的好處是,你可能第一道料理是薯條,你把薯條丟下油鍋後其實手上就沒什麼事了,可以有空去做其他事,不用等到薯條炸完才開始煎肉。

  • 而到了 Paralellism 的狀況就是:

接到客人的訂單後,有兩位廚師分別做好各自的料理,最後上菜。 跟上面的 Concurrency 的差別是,有兩個人各自完成各自的工作。

  • 但最重要的其實是,Concurrency 與 Parallelism 其實並不衝突,當有了 Concurrency 又有 Parallelism 才是效率最高的,此時情況就會像:

接到客人的訂單後,有兩位廚師,兩人分別開始做料理,但第一位廚師很快就做完手上的工作,開始幫第二位廚師切菜,之後再去把自己的料理收尾,最後上菜。 應該不難想像,這可能才是實際的工作場景。

而就我的理解,Golang 的情況比較像 Concurrency 加上 Parallelism,只是不知道為什麼很多人都只強調 Concurrency。

GOMAXPROCS

最後 GOMAXPROCS 是 Golang 會使用到的環境變數,也許就是這個環境變數讓 Golang 官方只強調 Golang 是 Concurrency 而沒有提到 Parallelism。

這個環境變數的功用是,他限制了 Golang 最多可以用到幾個作業系統的 thread,例如:

GOMAXPROCS=1 go run .

這樣 Go 的程式就只能開一個 OS thread 來跑。換句話說,這支 Go 的程式只能用到一個 CPU 的效能。 而這個環境變數在 Go 1.5 版以前預設都是 1,所以沒有特別設定的話 Go 就只有 Concurrency 的功能並沒有 Parallelism。但在 Go 1.5 版以後,Go 會自動檢查系統有幾顆 CPU, 沒有特別設 GOMAXPROCS 的話,他的數值會自動帶入 CPU 的顆數。

結論

其實會讓我這麼在意 Concurrecy 與 Parallelism 的原因是:我最開始寫的 server 是 node.js。

Node.js 的架構比 Golang 還要更加的 Concurrency,基本上大部分 node.js Standard Library 裡面的 function 都是以 Concurrency 為前提做設計,但 node.js 有個讓我處理超久的問題,就是 node.js 是單線程的架構,也就是不管你的機器是 2 核心、8 核心還是 128 核心,能用到的 CPU 就是 1 顆。如果要用到多核心就只能額外多開幾個 node.js 程式建立 Cluster。而在伺服器上因為效能出問題時,我的第一個反應就是,把伺服器效能拉大,但換來的就只有帳單的數字加大而已,伺服器還是一直忙不過來。

也就是因為以上的經驗,從此讓我對 Parallelism 相關的問題特別小心,所以我就花了許多時間來確認 Go 確實是可以一個程式吃到多個 CPU 效能的。

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