以並行思維方式思考

banq發表於2016-12-06
並行
許多軟體開發人員試圖建立可擴充套件系統時往往會遇到困難。也許這是因為，最簡單和最明顯的解決方案往往無法擴充套件; 這可能解釋了為什麼這些方案有時被稱為“幼稚”的解決方案。

一旦你瞭解並行一些基本概念和準則，在任何情況下，就會編寫可伸縮擴充套件的程式碼，最重要的是Amdahl定律，你不需要真正理解其背後的數學原理，但理解它的中心思想卻是至關重要的，“並行程式受到其組成的序列子部分的限制” - 為此，你必須理解“並行程式碼”和“序列碼'。

要理解並行程式碼，首先必須瞭解非並行（序列）程式碼是什麼。作為經驗法則，序列程式碼傾向於做出以下假設：
1.它需要訪問所有關於整個問題領域的資料，才能解決問題。
2.它需要在它完成執行的時候才會解決整個問題。

雖然一些問題本質上是序列的，但事實證明許多問題域可以並行化。問題域的解決方案，可以完全並行有時稱為“ 易並行 （Embarrassingly parallel）”。

易並行程式碼可以無限擴充套件; 序列程式碼則不能，最終需要重寫;因為這一點，有人會說，序列程式碼設計不良 - 這就是為什麼許多開發人員進入函數語言程式設計的原因;Haskell，Erlang和Scala等語言鼓勵您編寫並行程式碼（透過避免狀態改變和可變資料）。

不幸的是，選擇一種特定的程式語言並不夠; 編寫並行程式碼，你還需要改變一點你的思維。如果你回想起前面提到的關於序列程式碼的觀點，你可以推斷並行程式碼要求你做出以下假設：
1.它只需要處理它想要解決的整體問題的資料子集。
2.它只需要在它完成執行的時候解決整個問題的一個子集。

在客戶端 - 伺服器/網路環境中，通常的問題是我們希望處理來自（有時是大量）併發使用者的請求（通常是同時讀取和/或修改大量的系統資料）。這些型別的問題通常涉及許多不同的（非重疊的）資料集，因此它們可以容易地並行化。

由於hashing ， indexing和sharding分片 （均存在資料庫和作為應用程式的核心邏輯的一部分）; 每個請求的處理可以完全相互隔離 - 這是寫易並行程式碼的關鍵; 請確保您的程式碼在任何給定時間只處理整個資料的有限子集。

總結; 並行思考的關鍵是考慮你的資料是否可由能獨立處理的小型、固定大小的資料子集組成的。

為了給你一個實際示例，請考慮以下情況：

我們希望構建一個由兩個獨立過程組成的實時系統 - 讓我們稱之為ProcessA和ProcessB。 讓我們假設我們有兩個使用者（Alice和Bob）連線到我們的系統;Alice連線到ProcessA，Bob連線到ProcessB。 我們想要做的是允許Alice向Bob傳送訊息。 所以問題看起來像這樣：

這個問題的一個樸素，非並行（序列）解決方案將是：ProcessA簡單地詢問ProcessB是否連線到使用者'Bob'，如果是，ProcessA可以傳遞訊息到ProcessB，然後它將傳送給Bob。

當我們的系統中只有兩個使用者和兩個程式時，這個“樸素”的序列解決方案實際上工作得很好，但是如果我們的整體問題看起來像這樣：有N多組使用者像 Alice和Bob這樣進行同時通訊。

在這種情況下你可以想象，processA每次訊息透過系統時與每個其他程式進行通訊/協調是不可行的; 這意味著我們所有的程式都會一次又一次地對相同的資料（在這種情況下;每條訊息）進行操作。

解決這個問題的一個簡單的並行演算法是pub / sub -有很多方法來實現它，但其背後的核心原則是在不同的通道上劃分訊息，並跟蹤每個通道的訂閱者。 pub /sub的典型實現是將涉及跨越多個程式分割通道（使得每個程式處理所有可能的通道名稱的子集）。 因此，要在兩個或多個使用者之間傳送訊息，您只需將訊息釋出到適當的頻道，即將訊息傳送到相應的程式（您可以對頻道名稱進行雜湊處理，以確定哪個程式負責該頻道），然後過程將該訊息轉發給相關訂戶。

使用pub / sub，您可以透過將使用者名稱稱（或id）合併到頻道名稱（例如“alice-channel”，“bob-channel”）中，然後僅允許使用者訂閱自己的頻道頻道。 pub / sub背後的“易並行”理念是每個程式只處理透過系統的所有通道和訊息的固定子集。您新增的程式越多，每個程式將需要處理的通道/訊息越少 - 系統可以處理多少個頻道;只要您可以繼續新增更多程式（以及執行這些程式的更多硬體）。

除了資源限制，這個pub / sub實現的唯一真正的限制是每個通道的訊息吞吐量;但這通常是可接受的限制。 由於訊息通常用於人類活動; 每個人每分鐘只能消耗這麼多的訊息 - 實際上，pub / sub的實際限制傾向於接近良好使用者體驗所需的自然限制 -也就是說，對於高吞吐量（後端/大資料）應用程式，您可以始終將pub / sub通道分成更小的子集，如'alice-channel-1'，'alice-channel-2'，...，'alice-channel-n'，而不必對pub /

當然，最終理解並行程式碼的最好方法是開始動手編寫它！希望這篇文章可以給你一個激勵，自己試試。

Thinking in Parallel

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