Použitie kanálov verzus mutexes v GO For For Control riadi niekoľko výkonnostných dôsledkov zakorenených v ich základných rozdieloch v návrhu a použití vzorov.
Kanály v Go stelesňujú štýl súbežnosti správ, kde sa vlastníctvo údajov výslovne prenáša zasielaním a prijímaním správ medzi goroutinami. Kanály poskytujú synchronizáciu blokovaním odosielateľov, kým nie sú pripravené prijímače, alebo ak existuje vyrovnávacia pamäť, ak existuje vyrovnávacia pamäť. Tento návrh presadzuje formu serializácie na výmene údajov, vďaka čomu sú kanály veľmi výrazné pre modelovanie súbežných pracovných tokov, ktoré zahŕňajú koordináciu, distribuovanú prácu alebo oznámenie udalostí.
Mutexes (zo synchronizačného balíka), na druhej strane, sú primitíva na nižšej úrovni na ochranu zdieľanej pamäte prístupnej viacerými goroutínmi. MUTEXES koordinujú prístup uzamknutím a odomknutím kritických sekcií, čo umožňuje viacerých čitateľov alebo jedného spisovateľa, ak sa používajú mutexy na čítanie a písanie. Účinne strážia vnútorný štát s minimálnymi režijnými nákladmi, ale vyžadujú si dôkladnú pozornosť, aby sa vyhli patejcim alebo rasovým podmienkam.
Z hľadiska výkonu mutexes vo všeobecnosti prekonávajú kanály pri ochrane zdieľaného miešaného stavu, pretože:
- Mutexes sú ľahké a optimalizované pre minimálne uzamknuté kritické sekcie.
- Nekontrolovaná cesta zámku/odomknutia v mutexoch je v behu GO vysoko efektívna.
- Mutexes sa vyhýbajú ďalším kopírovaniu alebo prenosu údajov spojených s komunikáciami v kanáli.
Naproti tomu kanály zahŕňajú režijné náklady na plánovanie runtime pre goroutínovú synchronizáciu a odovzdávanie údajov. Keď sa údaje prenášajú cez kanály, môžu sa vyskytnúť náklady na kopírovanie a kontextové prepínače sa vyskytnú, keď blok Goroutines čaká na odosielanie alebo prijímanie. Kanály môžu byť výrazne pomalšie ako mutexes pre jednoduchú ochranu zdieľaného stavu, často viackrát pomalšie v závislosti od sporu a pracovného zaťaženia.
Kanály však žiaria výkonom v scenároch zahŕňajúcich:
- Koordinácia viacerých goroutínov asynchrónne.
- Distribúcia pracovných jednotiek s sémantikou prevodu prirodzeného vlastníctva.
- Architektúry podujatia alebo potrubia, kde serializovaná komunikácia zlepšuje bezpečnosť a jasnosť kódu.
Pri meraní nespracovanej priepustnosti synchronizácie na jednoduchých zdieľaných premenných, referenčné hodnoty dôsledne ukazujú, že mutexes sú niekoľkokrát rýchlejšie ako kanály v dôsledku ich kooperatívneho uzamykateľného prístupu, ktorý nemá vynútený sémantiku odovzdávania údajov.
Interná implementácia sa tiež líši: kanály v GO používajú formu futexu a zahŕňa zložitejšiu synchronizačnú logiku s čakacími frontmi a signalizáciou medzi goroutinami, zatiaľ čo mutexes sú jednoduchšie primitívy zámku s rýchlymi cestami pre neskontrolované scenáre.
Výber medzi nimi by mal zvážiť povahu súbežnosti:
- Použite mutexes na ochranu kritických častí zdieľanej pamäte, ktorá si vyžaduje rýchly a častý prístup.
- Preferujte kanály, ak potrebujete koordinovať asynchrónne pracovné toky alebo bezpečne prenášať vlastníctvo medzi goroutinami.
Nadmerné používanie kanálov na ochranu údajov môže viesť k komplikovaným a neefektívnym návrhom, zatiaľ čo mutexes môže niekedy zvýšiť zložitosť, keď sa pravidlá zamknutia budú príliš zložité, v takom prípade by kanály mohli zjednodušiť zdôvodnenie.
Stručne povedané, primárnym dôsledkom výkonu je, že mutexy zvyčajne ponúkajú vynikajúcu surovú účinnosť na ochranu spoločného stavu v súlade, zatiaľ čo kanály poskytujú bezpečnejšie a výraznejšie, ale potenciálne pomalšie prostriedky na organizovanie súbežnosti prostredníctvom komunikácie. Tento kompromis ovplyvňuje priepustnosť, latenciu a škálovateľnosť v aplikáciách GO.
Podrobnejšie body:
-Nekontrolovaný zámok/odomknutie mutexu je takmer nulové režijné náklady, často vykonávané v užívateľskom priestore bez zapojenia jadra a ponúka vynikajúci výkon pre pracovné zaťaženie s nízkym sporom.
- Pod vysokým sporom môžu mutexes trpieť zámkovým sponzorovaním, ale stále často prekonávajú kanály, pretože kanály častejšie indukujú blokovanie a prebudenie goroutínov.
- Kanály pridávajú režijné náklady v dôsledku blokovania sémantiky a nákladov na plánovanie a veľkosti vyrovnávacej pamäte môžu ovplyvniť priepustnosť a latenciu.
- Mutexes chránia prostredníctvom uzamknutia kritických sekcií; Kanály násilne serializujú komunikáciu, ktorá môže ovplyvniť súbežnú priepustnosť v závislosti od vzorcov pracovného zaťaženia.
- Kanály implementujú synchronizáciu ako dvojité počítanie semaforov s tlmivými frontmi interne, vďaka čomu sú ťažšie ako mutexes.
- Kanály sú idiomaticky uprednostňované v GO na koordináciu, kde goroutíny prirodzene komunikujú, ale pri jednoduchšom, vysoko výkonnom zámkovom zámku sú preferované mutexy.
V praktických aplikáciách sa rozhodnutie používať kanály verzus mutexes závisí nielen v oblasti surového výkonu, ale aj zrozumiteľnosti, správnosti, správnosti a vhodnosti súbežného modelu pre problémovú doménu. Benchmarking v realistickom pracovnom zaťažení je rozhodujúci pre informovanú voľbu.
Nakoniec, varianty RWMUTEX môžu ponúknuť zlepšený výkon pracovnej záťaže na čítanie v porovnaní s kanálmi v dôsledku umožnenia súbežných čítaní pri seriálových zápisoch, scenárové kanály nemôžu natívne optimalizovať bez zložitých vzorov.