Multithreading vs Multiprocessing – Διαφορά μεταξύ τους
Ναθάνιελ Μπρουκς
Βασική διαφορά μεταξύ Multithreading και Multiprocessing
- Ένα σύστημα πολλαπλής επεξεργασίας έχει περισσότερους από δύο επεξεργαστές, ενώ το Multithreading είναι μια τεχνική εκτέλεσης προγράμματος που επιτρέπει σε μια μεμονωμένη διεργασία να έχει πολλαπλά τμήματα κώδικα
- Η πολλαπλή επεξεργασία βελτιώνει την αξιοπιστία του συστήματος ενώ στη διαδικασία πολλαπλών νημάτων, κάθε νήμα τρέχει παράλληλα μεταξύ τους.
- Η πολυεπεξεργασία σάς βοηθά να αυξήσετε την υπολογιστική ισχύ, ενώ η πολλαπλή επεξεργασία σάς βοηθά να δημιουργήσετε υπολογιστικά νήματα μιας μεμονωμένης διαδικασίας
- Στην Πολυεπεξεργασία, η δημιουργία μιας διαδικασίας είναι αργή και εξαρτάται από συγκεκριμένους πόρους, ενώ στον Πολυπρογραμματισμό, η δημιουργία ενός νήματος είναι οικονομική σε χρόνο και πόρους.
- Το Multithreading αποφεύγει το pickling, ενώ το Multiprocessing βασίζεται στο pickling αντικειμένων στη μνήμη για αποστολή σε άλλες διεργασίες.
- Το σύστημα πολλαπλής επεξεργασίας απαιτεί λιγότερο χρόνο, ενώ για την επεξεργασία εργασίας απαιτείται μέτριος χρόνος.
Τι είναι η Πολυεπεξεργασία;
Ένα σύστημα πολλαπλής επεξεργασίας έχει περισσότερους από δύο επεξεργαστές. Οι CPU προστίθενται στο σύστημα που συμβάλλει στην αύξηση της υπολογιστικής ταχύτητας του συστήματος. Κάθε CPU έχει το δικό της σύνολο καταχωρητών και κύριας μνήμης.
Ωστόσο, επειδή κάθε CPU είναι ξεχωριστή, μπορεί να συμβεί μια CPU να μην έχει τίποτα να επεξεργαστεί. Ένας επεξεργαστής μπορεί να παραμείνει αδρανής και ο άλλος μπορεί να είναι υπερφορτωμένος με τις συγκεκριμένες διεργασίες. Σε μια τέτοια περίπτωση, η διαδικασία και οι πόροι μοιράζονται δυναμικά μεταξύ των επεξεργαστών.
Τι είναι το Multithreading;
Το Multithreading είναι μια τεχνική εκτέλεσης προγράμματος που επιτρέπει σε μια διαδικασία να έχει πολλαπλά τμήματα κώδικα (όπως νήματα). Λειτουργεί επίσης ταυτόχρονα στο «πλαίσιο» αυτής της διαδικασίας. Οι εφαρμογές πολλαπλών νημάτων είναι εφαρμογές που έχουν δύο ή περισσότερα νήματα που εκτελούνται ταυτόχρονα. Ως εκ τούτου, είναι επίσης γνωστό ως συγχρονισμός.
Χαρακτηριστικά Πολυεπεξεργασίας
Ακολουθούν τα βασικά χαρακτηριστικά της Πολυεπεξεργασίας:
- Οι πολυεπεξεργασίες ταξινομούνται ανάλογα με τον τρόπο οργάνωσης της μνήμης τους.
- Η πολλαπλή επεξεργασία βελτιώνει την αξιοπιστία του συστήματος
- Η πολλαπλή επεξεργασία μπορεί να βελτιώσει την απόδοση με την αποσύνθεση ενός προγράμματος σε παράλληλες εκτελέσιμες εργασίες.
Χαρακτηριστικά του Multithreading
Ακολουθούν σημαντικές πτυχές του multithreading:
- Στη διαδικασία πολλαπλών νημάτων, κάθε νήμα τρέχει παράλληλα μεταξύ τους.
- Τα νήματα δεν σας επιτρέπουν να διαχωρίσετε την περιοχή μνήμης. Επομένως εξοικονομεί μνήμη και προσφέρει καλύτερη απόδοση εφαρμογής
Διαφορά μεταξύ Multiprocessing και Multithreading
Εδώ είναι σημαντικές διαφορές μεταξύ Multithreading και Multiprocessing
| Παράμετρος | Πολυεπεξεργασία | Πολλαπλών νημάτων |
|---|---|---|
| Βασικο | Η πολλαπλή επεξεργασία σάς βοηθά να αυξήσετε την υπολογιστική ισχύ. | Το Multithreading σάς βοηθά να δημιουργήσετε υπολογιστικά νήματα μιας ενιαίας διαδικασίας για να αυξήσετε την υπολογιστική ισχύ. |
| Εκτέλεση | Σας επιτρέπει να εκτελείτε πολλές διεργασίες ταυτόχρονα. | Πολλαπλά νήματα μιας διαδικασίας εκτελούνται ταυτόχρονα. |
| Εναλλαγή CPU | Στο Multiprocessing, η CPU πρέπει να εναλλάσσεται μεταξύ πολλών προγραμμάτων, έτσι ώστε να φαίνεται ότι πολλά προγράμματα εκτελούνται ταυτόχρονα. | Στο multithreading, η CPU πρέπει να κάνει εναλλαγή μεταξύ πολλών νημάτων για να φαίνεται ότι όλα τα νήματα εκτελούνται ταυτόχρονα. |
| Δημιουργία | Η δημιουργία μιας διαδικασίας είναι αργή και εξαρτάται από συγκεκριμένους πόρους. | Η δημιουργία ενός νήματος είναι οικονομική σε χρόνο και πόρους. |
| Ταξινόμηση | Η πολλαπλή επεξεργασία μπορεί να είναι συμμετρική ή ασύμμετρη. | Το Multithreading δεν ταξινομείται. |
| Μνήμη | Η πολυεπεξεργασία εκχωρεί ξεχωριστή μνήμη και πόρους για κάθε διεργασία ή πρόγραμμα. | Τα νήματα πολλαπλών νημάτων που ανήκουν στην ίδια διεργασία μοιράζονται την ίδια μνήμη και πόρους με αυτήν της διεργασίας. |
| Πίκρωση αντικειμένων | Η πολλαπλή κλωστή αποφεύγει το τουρσί. | Η πολυεπεξεργασία βασίζεται στην αποξήρανση αντικειμένων στη μνήμη για αποστολή σε άλλες διεργασίες. |
| Πρόγραμμα | Το σύστημα πολλαπλής επεξεργασίας επιτρέπει την εκτέλεση πολλαπλών προγραμμάτων και εργασιών. | Το σύστημα πολλαπλών νημάτων εκτελεί πολλαπλά νήματα της ίδιας ή διαφορετικών διεργασιών. |
| Χρόνος | Less απαιτείται χρόνος για την επεξεργασία της εργασίας. | Χρειάζεται μέτριος χρόνος για την επεξεργασία της εργασίας. |
Πλεονέκτημα της πολλαπλής επεξεργασίας
Ακολουθούν τα μειονεκτήματα/πλεονεκτήματα της πολλαπλής επεξεργασίας:
- Το μεγαλύτερο πλεονέκτημα ενός συστήματος πολλαπλών επεξεργαστών είναι ότι σας βοηθά να κάνετε περισσότερη δουλειά σε μικρότερο χρονικό διάστημα.
- Ο κώδικας είναι συνήθως απλός.
- Εκμεταλλεύεται πολλαπλούς CPU & πυρήνες
- Σας βοηθά να αποφύγετε τους περιορισμούς GIL για το CPython
- Καταργήστε τα πρωτόγονα συγχρονισμού, εκτός εάν χρησιμοποιείτε κοινόχρηστη μνήμη.
- Οι παιδικές διεργασίες είναι ως επί το πλείστον διακοπτόμενες/θανάσιμες
- Σας βοηθά να ολοκληρώσετε τη δουλειά σας σε μικρότερο χρονικό διάστημα.
- Αυτοί οι τύποι συστημάτων θα πρέπει να χρησιμοποιούνται όταν απαιτείται πολύ υψηλή ταχύτητα για την επεξεργασία μεγάλου όγκου δεδομένων.
- Τα συστήματα πολλαπλής επεξεργασίας εξοικονομούν χρήματα σε σύγκριση με τα συστήματα ενός επεξεργαστή, καθώς οι επεξεργαστές μπορούν να μοιράζονται περιφερειακά και τροφοδοτικά.
Πλεονέκτημα του Multithreading
Ακολουθούν τα πλεονεκτήματα/πλεονεκτήματα του multithreading:
- Τα νήματα μοιράζονται τον ίδιο χώρο διευθύνσεων
- Τα νήματα είναι ελαφριά και έχουν χαμηλό αποτύπωμα μνήμης
- Το κόστος επικοινωνίας μεταξύ των νημάτων είναι χαμηλό.
- Η πρόσβαση στην κατάσταση μνήμης από άλλο περιβάλλον είναι ευκολότερη
- Σας επιτρέπει να δημιουργείτε εύκολα απόκριση διεπαφής χρήστη
- Ιδανική επιλογή για εφαρμογές I/O-bound
- Χρειάζεται λιγότερος χρόνος για την εναλλαγή μεταξύ δύο νημάτων στην κοινόχρηστη μνήμη και χρόνος για τον τερματισμό
- Τα νήματα ξεκινούν πιο γρήγορα από τις διαδικασίες και επίσης πιο γρήγορα στην εναλλαγή εργασιών.
- Όλα τα νήματα μοιράζονται μια ομάδα μνήμης διεργασιών που είναι πολύ ευεργετική.
- Χρειάζεται λιγότερος χρόνος για τη δημιουργία ενός νέου νήματος στην υπάρχουσα διαδικασία από μια νέα διαδικασία
Μειονέκτημα της πολυεπεξεργασίας
Ακολουθούν τα μειονεκτήματα/μειονεκτήματα της χρήσης του λειτουργικού συστήματος Multiprocessing
- Η IPC (Inter-Process Communication) είναι αρκετά περίπλοκη με περισσότερα έξοδα
- Έχει μεγαλύτερο αποτύπωμα μνήμης
Μειονέκτημα του multithreading
Ακολουθούν τα μειονεκτήματα/μειονεκτήματα της χρήσης του συστήματος πολλαπλών νημάτων:
- Το σύστημα πολλαπλών νημάτων δεν είναι διακοπτόμενο/δόσιμο
- Εάν δεν ακολουθείτε μια ουρά εντολών και το μοντέλο αντλίας μηνυμάτων, απαιτείται χειροκίνητη χρήση συγχρονισμού που γίνεται αναγκαιότητα
- Ο κώδικας είναι συνήθως πιο δύσκολο να κατανοηθεί και αυξάνει τη δυνατότητα να αυξηθούν δραματικά οι συνθήκες αγώνα
