Визначення оптимальної кількості процесів працівників для конкретної установки передбачає розуміння декількох аспектів, які впливають на те, наскільки ефективно ці процеси працюють щодо апаратної, архітектури програмного забезпечення та характеристик навантаження. Немає відповіді одного розміру, що відповідає всім; Оптимальне число залежить від системних ресурсів, типу застосування та цілей ефективності.
апаратних міркувань
Найбільш фундаментальним фактором, пов'язаним з обладнанням, є кількість ядер процесора, доступні на машині. Загальноприйнята базовою лінією - почати з одного робітничого процесу за ядром процесора. Кожен процес робітника може бути багатопоточним для кращого використання циклів процесора, особливо в сценаріях, пов'язаних з вводом/у. Ця базова лінія забезпечує ефективне використання ядер процесора, не спричиняючи надмірного перемикання контексту або суперечки процесу.
Наявність пам'яті також відіграє вирішальну роль. Кожен процес працівника споживає додаткову оперативну пам’ять, тому якщо процеси важкі або обробляють великі дані, збільшення кількості працівників, що перевищують потужність наявної пам’яті, може призвести до заміни, що різко знижує продуктивність. Тому розмір пам’яті та слід пам’яті на процес повинні бути враховані при вирішенні кількості працівників.
Характеристики робочого навантаження ###
Тип навантаження суттєво впливає на оптимальну кількість робітничих процесів. Програми, пов'язані з процесором, де працівники виконують інтенсивні обчислення, отримують користь від кількості працівників, які відповідають ядрам процесора, щоб максимально використовувати використання без перевантаження процесора. На відміну від цього, навантаження на вводу/О, які витрачають значний час на очікування зчитування/записи даних, можуть отримати користь від більшої кількості працівників, ніж ядра процесора, оскільки, поки один працівник чекає, інші можуть використовувати час процесора.
Розуміння балансу, пов'язаної з процесором, проти вводу/у-пов'язаних робіт, допомагає налаштувати номер працівника. Наприклад, якщо програма витрачає 50% часу на очікування на обробку вводу/виводу та 50%, теоретично, більше робітничих процесів, ніж ядра процесора можуть збільшити пропускну здатність.
Операційна система та поведінка планувальника
Планувальник процесів операційної системи впливає на продуктивність декількох процесів працівників. Надмірна кількість працівників може призвести до високого перемикання контексту над головою, де процесор часто перемикається між процесами, знижуючи ефективність. Кожна ОС має оптимальний спектр процесів, якими він може ефективно керувати залежно від алгоритму планування та конструкції ядра.
обмеження додатків та рамок
Конкретне застосування або рамки можуть накласти свої межі щодо того, скільки процесів працівників можна ефективно використовувати. Наприклад, деякі сервери або рамки рекомендують налаштувати на основі кількості ядер процесора та наявної пам'яті, а потім регулювання потоків на одного працівника для оптимізації продуктивності. Деякі системи також мають максимально налаштовані межі для потоків та процесів (наприклад, максимальні потоки працівників у базах даних).
Моніторинг системи та бенчмаркінг
Емпіричне вимірювання є критичним. Моніторинг використання процесора, споживання пам’яті, часу відгуку та пропускної здатності при різній кількості працівників допомагає визначити точку зменшення віддачі. Бенчмаркінг при імітованих або реальних робочих навантаженнях дозволяє визначити солодке місце, де зростаючі працівники більше не значно покращують або навіть знижують продуктивність.
Налаштування для декількох програм
Коли кілька програм або служб працюють на одній машині, кількість працівників потребує коригування для належного обміну ядрами процесора та ресурсів пам'яті. Розділення ядер пропорційно між програмами або визначенням визначення критичних служб може керувати розподілом працівників.
Інші впливові фактори
- Чутливість затримки: Якщо низька затримка є критичною, більше працівників може скоротити час черги запиту, але це повинно бути збалансовано проти обмежень ресурсів.
- Модель одночасності: Багатопотова в рамках працівників зменшує потребу в високій кількості працівників, але накладні витрати на нитки- це також врахування.
- Колекція сміття та глобальний замок інтерпретатора (GIL): Деякі мови або часи мають обмеження, такі як GIL в Python, які можуть впливати на продуктивність працівників та потоку та оптимальні підрахунки.
- Масштабованість та майбутнє зростання: Планування очікуваного збільшення навантаження може вплинути на поточну конфігурацію працівників, а ємність залишається для масштабування.
- Природа роботи: Довго пропрацюючі, блокуючі або короткі завдання мають різні ідеальні конфігурації.
Підсумок кроків для визначення оптимальної кількості працівників
1. Визначте апаратні ресурси: Почніть з кількості ядер процесора та наявної пам’яті.
2. Проаналізуйте тип навантаження: класифікуйте як процесор, пов'язаний з процесором, вводком або змішано.
3. Почніть з базової лінії: як правило, один працівник на ядро процесора.
4. Відрегулюйте нитки на одного працівника: особливо для багатопоторованих працівників, налаштуйте нитки для насичення процесора.
5. Виміряйте та монітор: показники ефективності показників, такі як пропускна здатність, затримка, процесор та використання пам'яті в різних налаштуваннях.
6.
7. Обліковий запис для декількох додатків: виділити працівників на основі обміну ресурсами.
8. Ітератування налаштування: Налаштуйте на основі спостережуваних вузьких місць, націлених на без ядра процесора або надмірне перемикання контексту.
9.
10. План зростання: Залиште голову для масштабування зі збільшенням навантаження.
Поєднуючи знання апаратних засобів, аналіз навантаження, моніторинг та ітеративну настройку, для конкретної установки можна визначити оптимальну кількість процесів працівників.
Детальне пояснення кожного фактора
Кількість основних процесорів та використання
Сучасні багатоядерні процесори пропонують кілька одиниць обробки. Кожне ядро може запустити процес робітника на власній нитці, максимізуючи пропускну здатність. Однак додавання більше працівників, ніж ядра, може призвести до суперечки та накладних витрат. Оптимальна відповідність гарантує, що кожне ядро має спеціального працівника, мінімізуючи затримки перемикання контексту та максимізуючи використання кешу CPU. Багатопотова в межах кожного робітничого процесу дозволяє працівникам одночасно обробляти кілька завдань, але повинні бути збалансовані, щоб уникнути накладних витрат.
обмеження пам'яті
Кожен процес працівника споживає системну пам'ять, включаючи приватну пам'ять та спільні ресурси. Недостатня оперативна пам’ять означає часті заміни або підкачки на диск, що сильно перешкоджає продуктивності. Моніторинг слідів пам’яті на одного працівника під навантаженням та забезпечення загального споживання в рамках фізичної оперативної пам’яті є важливим. Це керує верхньою межею для номерів робочих процесів.
Природа навантаження на додаток
Завдання, пов'язані з процесором, постійно натискають на процесор, тому номери працівників не повинні перевищувати ядра. Завдання, пов'язані з вводом/О, вимагають від працівників чекати зовнішніх ресурсів (диск, мережа), тому наявність зайвих працівників дозволяє краще використовувати, оскільки деякі працівники чекають, поки інші працюють. Для змішаних навантажень, приблизне співвідношення на основі часу, витраченого на очікування, проти обчислювальних посібників.
моделі різьблення та одночасності
Робітники можуть породити нитки для одночасно з декількома завданнями. Кількість ниток на одного працівника впливає на використання процесора та чуйність. Занадто багато ниток викликає накладні витрати; Занадто мало зменшують одночасність. Вирішення правильного балансу залежить від розміру завдання, часу блокування та функцій часу виконання, таких як планування потоків та накладні витрати на синхронізацію.
обмеження системи та додатків
Обмеження операційної системи, такі як максимальні процеси або потоки на одного користувача, та конфігурації додатків (веб -сервери, бази даних, програмування мови запуску) обмежує кількість працівників. Розуміння цього є ключовим для уникнення виснаження ресурсів, що призводить до збоїв або зниження продуктивності.
Інструменти моніторингу та бенчмаркінгу
Використання таких інструментів, як процесори та профілі пам'яті, монітори затримки та системи реєстрації, допомагає оцінити вплив різного кількості працівників. Бенчмаркінг різних конфігурацій з типовими робочими навантаженнями виявляє оптимальне налаштування для найкращої пропускної здатності та чуйності.
Мульти-застосування середовищ
У спільних умовах ділення ядра процесора та пам'ять серед додатків дозволяє справедливий розподіл ресурсів. Потім номер працівника кожної програми пропорційно наданою ресурсам або пріоритетному рівню.
Приклади реального рівня
Наприклад, веб -сервер Puma Ruby часто використовує один працівник на ядро процесора, регулюючи потоки для оптимізації пропускної здатності. У контейнерних умовах з віртуальними процесорами експериментують з більшою кількістю працівників, ніж процесорів, але вимагає більшої пам’яті. Аналогічно, сервери баз даних налаштовують максимальні потоки працівників на основі процесора, пам'яті та навантаження для запобігання зупинених запитів.
Визначення оптимальної кількості робітничих процесів для конкретної установки вимагає збалансування цих численних факторів за допомогою оцінки, вимірювання та налаштування системи для досягнення найкращих показників для навантаження та апаратного середовища. Цей ітеративний підхід, керований даними, забезпечує ефективність та чуйність ресурсів.