Določitev optimalnega števila delavskih procesov za določeno nastavitev vključuje razumevanje več vidikov, ki vplivajo na to, kako učinkovito delujejo ti procesi glede na strojno, arhitekturo programske opreme in lastnosti delovne obremenitve. Odgovora ni nobenega velikosti-vse velikosti; Optimalna številka je odvisna od sistemskih virov, vrste aplikacije in ciljev uspešnosti.
Strojna vprašanja
Najpomembnejši faktor, povezan s strojno opremo, je število jeder CPU, ki so na voljo na stroju. Običajno svetovana osnovna vrednost je začeti z enim delavskim postopkom na jedro CPU -ja. Vsak delavski postopek je mogoče nato večkratno brati, da bolje uporabite cikle CPU, zlasti v scenarijih, ki so vezani na V/I. Ta izhodiščna vrednost zagotavlja, da se jedra CPU učinkovito uporabljajo, ne da bi povzročila pretirano preklop v kontekstu ali preklop.
Ključno vlogo ima tudi razpoložljivost spomina. Vsak delavski postopek porabi dodaten RAM, tako da, če so procesi težki ali obravnavajo velike podatke, povečanje števila delavcev, ki presegajo zmogljivost razpoložljivega pomnilnika, lahko privede do zamenjave, kar dramatično zmanjša zmogljivost. Zato je treba pri odločanju o številu delavcev upoštevati velikost pomnilnika in odtis pomnilnika na postopek.
Značilnosti delovne obremenitve
Vrsta delovne obremenitve pomembno vpliva na optimalno število delavskih procesov. Aplikacije, vezane na CPU, kjer delavci izvajajo intenzivne izračune, imajo koristi od števila delavcev, ki se ujema z jedri CPU-ja, da bi povečali uporabo brez preobremenitve CPU-ja. Nasprotno pa lahko delovne obremenitve, ki so vezane na I/O, ki veliko časa čakajo na branje/pisanje podatkov, lahko koristijo večje število delavcev kot jedra CPU, ker medtem, ko en delavec čaka, drugi lahko uporabljajo čas CPU-ja.
Razumevanje ravnotežja CPU-jev v primerjavi z V/O-vezanim delom pomaga pri uglaševanju števila delavcev. Na primer, če aplikacija porabi 50% časa, ki čaka na V/I in 50% obdelave, teoretično, lahko več delavskih procesov kot jedra CPU poveča pretok.
Operacijski sistem in vedenje načrtovalcev
Proces procesa operacijskega sistema vpliva na uspešnost več delavskih procesov. Prekomerno število delavcev lahko privede do visokega konteksta, ki preklopi nad glavo, kjer CPU pogosto preklaplja med procesi in zmanjšuje učinkovitost. Vsak OS ima optimalen obseg procesov, ki jih lahko učinkovito upravlja, odvisno od svojega algoritma za načrtovanje in oblikovanja jedra.
Omejitve aplikacije in okvira
Specifična uporaba ali okvir lahko naloži svoje omejitve, koliko delavskih procesov je mogoče učinkovito uporabiti. Na primer, nekateri strežniki ali okviri priporočajo nastavitev na podlagi števila jeder CPU in razpoložljivega pomnilnika, nato pa prilagodite niti na delavca za optimizacijo zmogljivosti. Nekateri sistemi imajo tudi največje nastavljive omejitve za niti in procese (npr. Max Worker niti v bazah podatkov).
Sistemsko spremljanje in primerjalno analizo
Empirična meritev je kritična. Spremljanje uporabe CPU -ja, poraba pomnilnika, odzivni časi in pretok pri različnih številu delavcev pomaga prepoznati točko zmanjšanja donosov. Primerjava pod simuliranimi ali resničnimi delovnimi obremenitvami omogoča določanje sladkega mesta, kjer povečanje delavcev ne izboljša bistveno ali celo poslabša.
Prilagoditev za več aplikacij
Kadar se več aplikacij ali storitev izvaja na istem stroju, je treba število delavcev prilagoditi tako, da ustrezno delijo jedra CPU in pomnilniške vire. Sorazmerno delitev jeder med aplikacijami ali prednostno nalogo kritičnih storitev lahko vodi do razporeditve delavcev.
Drugi vplivni dejavniki
- Občutljivost za zamudo: Če je nizka zamuda kritična, lahko več delavcev skrajša čas čakalne vrste, vendar mora biti to uravnoteženo z omejitvami virov.
- Model sočasnosti: Večnamenska točka znotraj delavcev zmanjšuje potrebo po visokem številu delavcev, vendar je tudi režijsko upravljanje niti.
- Zbiranje smeti in globalni tolmač (GIL): Nekateri jeziki ali časi imajo omejitve, kot je GIL v Pythonu, ki lahko vplivajo na uspešnost delavcev in niti ter optimalno število.
- razširljivost in prihodnja rast: Načrtovanje pričakovanega povečanja obremenitve lahko vpliva na konfiguracijo trenutne delavce, pri čemer je preostala zmogljivost za skaliranje.
- Narava dela: Dolgotrajne, blokiranje ali kratke naloge imajo različne idealne konfiguracije.
Povzetek korakov za določitev optimalnega števila delavcev
1. Opredelite strojne vire: začnite s številom jeder CPU in razpoložljivim pomnilnikom.
2. Analizirajte vrsto delovne obremenitve: razvrstite kot CPU, vezane na V/I, ali mešano.
3. Začnite z izhodiščno črto: na splošno en delavec na jedro CPU -ja.
4. Prilagodite niti na delavca: Še posebej za večnamenske delavce, nastavite niti za nasičenost CPU -ja.
5. Izmerite in spremljajte: Meritve referenčne zmogljivosti, kot so pretok, zamuda, CPU in pomnilnik v različnih nastavitvah.
6. Razmislite o omejitvah sistema: Preverite omejitve OS in aplikacije za niti in procese.
7. Račun za več aplikacij: dodelite delavce na podlagi delitve virov.
8. Nastavitev iterata: Prilagodite na podlagi opazovanih ozkih grl, ki so namenjene stradanju jedra CPU -ja ali prekomernega preklopa konteksta.
9. Razmislite o dejavnikih, specifičnih za sistem: na primer zbiranje smeti, model sočasnosti in omejitve izvajanja.
10. Načrt za rast: pustite prostor za skaliranje s povečanjem obremenitve.
S kombiniranjem znanja o strojni opremi, analizo delovne obremenitve, spremljanja in iterativne nastavitve lahko za določeno nastavitev določimo optimalno število delavskih procesov.
Podrobna razlaga vsakega faktorja
CPU Core Število in uporaba
Sodobni večjedrni procesorji ponujajo več procesnih enot. Vsako jedro lahko izvaja delavski postopek na svoji niti in poveča pretok. Vendar pa lahko dodajanje več delavcev kot jeder privede do prepirov in režijskih stroškov. Optimalna tekma zagotavlja, da ima vsako jedro namenskega delavca, kar zmanjšuje zamude pri preklopu konteksta in poveča uporabo predpomnilnika CPU-ja. Večnamensko branje znotraj vsakega delavskega procesa omogoča delavcem hkrati opraviti več nalog, vendar jih je treba uravnotežiti, da se izognete režijskim stroški.
Omejitve pomnilnika
Vsak delavski postopek porabi sistemski pomnilnik, vključno z zasebnim pomnilnikom in skupnimi viri. Premalo RAM -a pomeni pogosto menjavo ali stran na disk, kar močno ovira delovanje. Spremljanje pomnilniškega odtisa na delavca pod obremenitvijo in zagotavljanje skupnih bivanja v fizičnem RAM -u je bistvenega pomena. To vodi zgornjo mejo za številke delavskih procesov.
Narava delovne obremenitve aplikacije
Naloge, vezane na CPU, nenehno potiskajo CPU, zato številke delavcev ne smejo presegati jeder. Naloge, ki so vezane na I/O, zahtevajo, da delavci počakajo na zunanje vire (disk, omrežje), zato ima presežek delavcev boljšo uporabo, saj nekateri delavci čakajo, medtem ko drugi tečejo. Pri mešanih delovnih obremenitvah je približno razmerje, ki temelji na času, porabljenem čakanju v primerjavi z računalniškimi vodniki, šteje delavci.
Modeli navoja in sočasnosti
Delavci lahko hkrati izvajajo niti za ravnanje z več nalogami. Število niti na delavca vpliva na uporabo in odzivnost CPU -ja. Preveč niti povzroča nad glavo; premalo zmanjša sočasnost. Odločitev pravega ravnovesja je odvisna od velikosti naloge, časov blokade in funkcij izvajanja, kot sta načrtovanje niti in sinhronizacija nad glavo.
Omejitve sistema in aplikacij
Omejitve operacijskega sistema, kot so največji procesi ali nit na uporabnika, in konfiguracije aplikacij (spletni strežniki, baze podatkov, programski jezik Runtimes) omejitvenih števila delavcev. Razumevanje teh je ključnega pomena, da se izognete izčrpanosti virov, kar vodi v zrušitve ali degradirane zmogljivosti.
Orodja za spremljanje in primerjalno analizo
Uporaba orodij, kot so procesorji in pomnilniški profili, latentni monitorji in sistemi za sečnjo, pomaga meriti vpliv številnih števila delavcev. Primerjava različnih konfiguracij s tipičnimi delovnimi obremenitvami razkriva optimalno nastavitev za najboljšo prepustnost in odzivnost.
Okolje za več aplikacij
V skupnem okolju delitev jedra in pomnilnika med aplikacijami omogočajo pošteno dodelitev virov. Številka delavca vsake aplikacije je nato sorazmerna z dodeljenimi viri ali prednostnim stopnjam.
Primeri v resničnem svetu
Na primer, spletni strežnik Puma Ruby pogosto uporablja enega delavca na jedro CPU in prilagaja niti za optimizacijo pretoka. V kontejnerskih okoljih z virtualnimi procesorji lahko eksperimentiranje z več delavci kot CPU -ji pomagajo, vendar zahteva več pomnilnika. Podobno tudi strežniki baz podatkov konfigurirajo največje delovne teme, ki temeljijo na CPU, pomnilniku in delovni obremenitvi, da se preprečijo zastavljene poizvedbe.
Določitev optimalnega števila delavskih procesov za določeno nastavitev zahteva uravnoteženje teh številnih dejavnikov z ocenjevanjem, merjenjem in sistemom specifičnim uglaševanjem za doseganje najboljših zmogljivosti za delovno in strojno okolje. Ta iterativni pristop, ki temelji na podatkih, zagotavlja učinkovitost virov in odzivnost.