多線程和多程序模型的選用

這裡的線程指通過linux的pthread_create而産生的原生線程，線程資源很寶貴，能被作業系統的任務排程器看見的（不是python gevent、go gorouine裡的概念）；

我們讨論以下兩種模型；

1. 多程序單線程模型（以下簡稱為多程序）；
2. 單程序多線程模型（以下簡稱為多線程）；

多程序模型

優點

程式設計相對容易；通常不需要考慮鎖和同步資源的問題。

更強的容錯性:比起多線程的一個好處是一個程序崩潰了不會影響其他程序。

有核心保證的隔離：資料和錯誤隔離。

對于使用如C/C++這些語言編寫的本地代碼，錯誤隔離是非常有用的：采用多程序架構的程式一般可以做到一定程度的自恢複；（master守護程序監控所有worker程序，發現程序挂掉後将其重新開機）

多程序的案例

nginx主流的工作模式是多程序模式（也支援多線程模型）

幾乎所有的web server伺服器服務都有多程序的，至少有一個守護程序配合一個worker程序，例如apached,httpd等等以d結尾的程序包括init.d本身就是0級總程序，所有你認知的程序都是它的子程序；

chrome浏覽器也是多程序方式。

redis也可以歸類到“多程序單線程”模型（平時工作是單個程序，涉及到耗時操作如持久化或aof重寫時會用到多個程序）

多線程模型

多線程優點：建立速度快，友善高效的資料共享

共享資料：多線程間可以共享同一虛拟位址空間；多程序間的資料共享就需要用到共享記憶體、信号量等IPC技術；

較輕的上下文切換開銷 - 不用切換位址空間，不用更改寄存器，不用重新整理TLB。

提供非均質的服務

如果全都是計算任務，但每個任務的耗時不都為1s，而是1ms-1s之間波動；這樣，多線程相比多程序的優勢就展現出來，它能有效降低“簡單任務被複雜任務壓住”的機率；

适用的場景

1 線程間有資料共享，并且資料是需要修改的（不同任務間需要大量共享資料或頻繁通信時）；

2 提供非均質的服務（有優先級任務處理）事件響應有優先級；

3 單任務并行計算，在非CPU Bound的場景下提高響應速度，降低延遲時間；

4 與人有IO互動的應用，良好的使用者體驗（鍵盤滑鼠的輸入，立刻響應）

多線程案例

桌面軟體，響應使用者輸入的是一個線程，背景程式處理是另外的線程；

memcached

選用

單程序多線程和多程序單線程，2種模式如何取舍？

程序線程間建立的開銷不足作為選擇的依據，因為一般我們都是使用線程池或者程序池，在系統啟動時就建立了固定的線程或程序，不會頻繁的建立和銷毀；

首先，根據工作集（需要共享的記憶體）的大小來定；如果工作集較大，就用多線程，避免cpu cache頻繁的換入換出；比如memcached緩存系統；

其次，選擇的依據根據以上多線程适用的場景來對比自身的業務場景，是否有這樣場景需求：資料共享、提供非均質的服務，單任務拆散并行化等；

如果沒有必要，或者多程序就可以很好的勝任，就多用多程序，享受單線程程式設計帶來便利；

RCU的發明者，Paul McKenny 在《Is Parallel Programming Hard, And, If So, What Can You Do About It?》說過：

能用多程序友善的解決問題的時候不要使用多線程。

參考

ref：《Linux多線程服務端程式設計：使用muduo網絡庫》

ref：http://www.zhihu.com/question/19903801

ref：https://computing.llnl.gov/tutorials/pthreads/#WhyPthreads

Posted by: 大CC | 10OCT,2015

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