Kuinka voin määrittää optimaalisen määrän työntekijöiden prosesseja tietylle asennukselleni

Laitteiden näkökohdat

Perusteellisin laitteistoon liittyvä tekijä on koneessa saatavilla olevien CPU-ytimien lukumäärä. Yleisesti suositeltava lähtökohta on aloittaa yhdellä työntekijän prosessilla suorittimen ydintä kohti. Jokainen työntekijän prosessi voidaan sitten monisäikeinen käyttämään paremmin suorittimen sykliä, etenkin I/O-sidotuissa skenaarioissa. Tämä lähtökohta varmistaa, että CPU -ytimiä käytetään tehokkaasti aiheuttamatta liiallista kontekstin kytkentä- tai prosessien kiistoa.

Muistin saatavuus on myös kriittinen rooli. Jokainen työntekijän prosessi kuluttaa ylimääräistä RAM -muistia, joten jos prosessit ovat raskaita tai käsittelevät suuria tietoja, työntekijöiden määrän lisääminen käytettävissä olevan muistin kapasiteetin ulkopuolella voi johtaa vaihtamiseen, mikä vähentää dramaattisesti suorituskykyä. Siksi muistin koko ja muistin jalanjälki prosessia kohden on otettava huomioon työntekijöiden lukumäärän päättäessä.

työmäärän ominaisuudet

Työmäärän tyyppi vaikuttaa merkittävästi työntekijöiden prosessien optimaaliseen määrään. Prosessorit sidotut sovellukset, joissa työntekijät suorittavat intensiivisiä laskelmia, hyötyvät työntekijän määrästä, joka vastaa suorittimen ytimiä maksimoimaan käytön ylikuormittamatta prosessoria. Sitä vastoin I/O-sidotut työmäärät, jotka viettävät huomattavan ajan tietojen lukemista/kirjoittamista, voivat hyötyä suuremmasta määrästä työntekijöitä kuin CPU-ytimet, koska vaikka yksi työntekijä odottaa, toiset voivat käyttää prosessorin aikaa.

Prosessorin sitoutuneen ja I/O-sidotun työn tasapainon ymmärtäminen auttaa työntekijöiden numeron virittämisessä. Esimerkiksi, jos sovellus viettää 50% ajasta odottaen I/O: ta ja 50% prosessointia, teoreettisesti enemmän työntekijöiden prosesseja kuin CPU -ytimet voivat lisätä läpimenoaikaa.

käyttöjärjestelmä ja aikataulun käyttäytyminen

Käyttöjärjestelmän prosessiaikataulu vaikuttaa useiden työntekijöiden prosessien suorituskykyyn. Liiallinen työntekijän määrä voi johtaa korkeaan kontekstin kytkemiseen yläpuolella, missä prosessori kytkeytyy usein prosessien välillä vähentäen tehokkuutta. Jokaisessa käyttöjärjestelmässä on optimaalinen prosessivalikoima, jota se voi hallita tehokkaasti sen aikataulutusalgoritmin ja ytimen suunnittelusta riippuen.

Sovellus- ja kehysrajat

Erityinen sovellus tai kehys voi määrätä sen rajansa siihen, kuinka monta työntekijäprosessia voidaan käyttää tehokkaasti. Esimerkiksi jotkut palvelimet tai kehykset suosittelevat virittämistä CPU -ytimien lukumäärän ja käytettävissä olevan muistin perusteella, säätämällä sitten säikeitä työntekijää kohti suorituskyvyn optimoimiseksi. Joissakin järjestelmissä on myös maksimiarvoisia rajoja kierteille ja prosesseille (esim. Työntekijöiden langat tietokannoissa).

Järjestelmän seuranta ja vertailuanalyysi

Empiirinen mittaus on kriittinen. Prosessorin käytön, muistin kulutuksen, vasteaikojen ja suorituskyvyn seuranta vaihtelevien työntekijöiden määrissä auttaa tunnistamaan vähentyvien tuottojen kohdan. Vertailuanalyysi simuloiduissa tai todellisissa työmäärissä mahdollistaa makean pisteen määrittämisen, jossa kasvavat työntekijät eivät enää parane tai edes hajoavat, suorituskyky.

Useiden sovellusten säätäminen

Kun useita sovelluksia tai palveluja suoritetaan samassa koneessa, työntekijän määrän on mukautettava CPU -ytimien ja muistiresurssien jakamiseksi asianmukaisesti. Ytimien jakaminen suhteessa sovelluksiin tai kriittisten palvelujen priorisointiin voi ohjata työntekijöiden jakamista.

Muut vaikutusvaltaiset tekijät

- Latenssiherkkyys: Jos matala latenssi on kriittistä, enemmän työntekijöitä voi vähentää pyyntöjonoaikaa, mutta tämän on oltava tasapainossa resurssirajojen suhteen.
- Samanaikaisuusmalli: Työntekijöiden monirataus vähentää korkean työntekijän määrän tarvetta, mutta myös säieten hallinnan yleiskustannukset ovat huomio.
- Jäyte- ja globaali tulkkien lukko (GIL): Joillakin kielillä tai runsaoilla on rajoituksia, kuten GIL Pythonissa, jotka voivat vaikuttaa työntekijöiden ja säikeen suorituskykyyn ja optimaalisiin määriin.
- Skaalautuvuus ja tulevaisuuden kasvu: Odotetun kuormituksen nousun suunnittelu voi vaikuttaa nykyiseen työntekijän kokoonpanoon, ja kapasiteetti on jäljellä skaalaamiseen.
- Työn luonto: Kaikilla ihanteellisilla kokoonpanoilla on pitkäaikaiset, esto- tai lyhyet tehtävät.

Yhteenveto vaiheista optimaalisen määrän työntekijöiden määrittämiseksi

1. Tunnista laitteistoresurssit: Aloita CPU -ytimien lukumäärällä ja käytettävissä olevalla muistilla.
2. Analysoi Työmäärän tyyppi: Luokitella prosessoriin sitoutuneeksi, I/O-sidokseksi tai sekoitettuksi.
3. Aloita lähtötasolla: Yleensä yksi työntekijä suorittimen ydintä kohti.
4. Säädä säikeitä työntekijää kohti: Erityisesti monisäikeisille työntekijöille viritä säikeet CPU -kylläisyyden vuoksi.
5. Mitta ja näyttö: Vertailuarvojen suorituskykymittarit, kuten läpäisy, latenssi, suoritin ja muistin käyttö eri asetuksissa.
6. Tarkastellaan järjestelmän rajoja: Tarkista kierteiden ja prosessien käyttöjärjestelmä ja sovellusrajat.
7. Liity useisiin sovelluksiin: allokoin työntekijöille resurssien jakamisen perusteella.
8. iteraation viritys: Säädä havaittujen pullonkaulojen perusteella, joiden tavoitteena ei ole CPU -ytimen nälkää tai liiallinen kontekstin kytkentä.
9. Tarkastellaan järjestelmäkohtaisia ​​tekijöitä: kuten roskien keräys, samanaikaisuusmalli ja ajoaikaiset rajoitukset.
Klo 10. Kasvusuunnitelma: Jätä päätilaan skaalaamiseen kuormituksen lisääntyessä.

Yhdistämällä laitteistotiedot, työmäärän analysointi, seuranta ja iteratiivinen viritys, optimaalinen työntekijän prosessimääritys voidaan määrittää tietylle asennukselle.

yksityiskohtainen selitys jokaisesta tekijästä

CPU -ydinluku ja käyttö

Nykyaikaiset moniytimiset suorittimet tarjoavat useita prosessointiyksiköitä. Jokainen ydin voi suorittaa työntekijän prosessin omalla langalla maksimoimalla läpimenon. Työntekijöiden lisääminen kuin ytimet voivat kuitenkin johtaa kiistoihin ja yleiskustannuksiin. Optimaalinen ottelu varmistaa, että jokaisella ytimellä on omistettu työntekijä, minimoimalla kontekstinvaihtoviiveet ja maksimoi CPU-välimuistin käytön. Kummankin työntekijän prosessin monisäiliö antaa työntekijöille mahdollisuuden käsitellä useita tehtäviä samanaikaisesti, mutta niiden on oltava tasapainossa yleiskustannusten välttämiseksi.

Muistirajoitukset

Jokainen työntekijäprosessi kuluttaa järjestelmän muistia, mukaan lukien yksityinen muisti ja jaetut resurssit. Riittämätön RAM -muisti tarkoittaa usein vaihtamista tai levyn hakua, mikä haittaa vakavasti suorituskykyä. Muistin jalanjäljen seuraaminen työntekijää kohden kuormituksen alla ja kokonaiskulutuksen varmistaminen fyysisen RAM -muistin sisällä on välttämätöntä. Tämä ohjaa työntekijöiden prosessien lukumäärän ylärajaa.

Sovelluksen työmäärän luonne

Suorittimen sitoutuneet tehtävät työntävät prosessoria jatkuvasti, joten työntekijöiden lukumäärät eivät saisi ylittää ytimiä. I/O-sidotut tehtävät vaativat työntekijöitä odottamaan ulkoisia resursseja (levy, verkosto), joten ylimääräisten työntekijöiden saaminen sallii paremman hyödyntämisen, koska jotkut työntekijät odottavat, kun taas toiset juoksevat. Sekatyökuormille likimääräinen suhde perustuu odottamiseen käytettyyn aikaa verrattuna oppaan työntekijöiden määrään.

Kierteily- ja samanaikaisuusmallit

Työntekijät voivat kutua lankoja käsitellä useita tehtäviä samanaikaisesti. Työntekijää kohti olevien säikeiden lukumäärä vaikuttaa prosessorin käyttöön ja reagointiin. Liian monet säikeet aiheuttavat yleiskustannuksia; Liian harvat vähentävät samanaikaisuutta. Oikean tasapainon päättäminen riippuu tehtävän koosta, estämisaikoista ja ajonaikaisista ominaisuuksista, kuten langan aikataulusta ja synkronoinnin yläpuolella.

Järjestelmä- ja sovellusrajat

Käyttöjärjestelmän rajat, kuten maksimiprosessit tai säikeet käyttäjää kohti, ja sovelluskokoonpanot (verkkopalvelimet, tietokannat, ohjelmointikielen käyttö) rajoittavat työntekijöiden määrää. Näiden ymmärtäminen on avain resurssien uupumuksen välttämiseksi, mikä johtaa kaatumiseen tai huonontuneeseen suorituskykyyn.

Valvonta- ja vertailuanalyysityökalut

Työkalujen, kuten CPU: n ja muistiprofiilien, latenssivalvojien ja hakkuujärjestelmien, käyttäminen auttaa mittaamaan vaihtelevien työntekijöiden määrän vaikutusta. Eri kokoonpanojen vertailuanalyysi tyypillisillä työkuormilla paljastaa optimaalisen asetuksen parhaan läpimenon ja reagointikykyyn.

monisovellusympäristöt

Yhteisissä ympäristöissä CPU -ytimien jakaminen ja muistin jakaminen sovellusten välillä mahdollistaa oikeudenmukaisen resurssien allokoinnin. Jokaisen hakemuksen työntekijänumero on sitten verrannollinen myönnettyihin resursseihin tai prioriteettitasoon.

Real-World -esimerkkejä

Esimerkiksi Puma Ruby -verkkopalvelin käyttää usein yhtä työntekijää suorittimen ydintä kohden, säätämällä kierteitä läpimenon optimoimiseksi. Konttikeskuksissa, joissa on virtuaalinen prosessorit, kokeilemalla enemmän työntekijöitä kuin CPU: t voivat auttaa, mutta vaatii enemmän muistia. Samoin tietokantapalvelimet määrittävät max -työntekijän säikeet prosessoriin, muistiin ja työmäärään perustuen pysähtyneiden kyselyjen estämiseksi.