Fan-In-Fan-Out-Parallelitätsmuster in Go: Ein umfassender Leitfaden

⚠️ Wie geht man bei dieser Serie vor?

1. Führen Sie jedes Beispiel aus: Lesen Sie nicht nur den Code. Geben Sie es ein, führen Sie es aus und beobachten Sie das Verhalten.
2. Experimentieren Sie und machen Sie Dinge kaputt: Entfernen Sie Schlafphasen und sehen Sie, was passiert, ändern Sie die Kanalpuffergrößen, ändern Sie die Anzahl der Goroutinen.
Wenn man Dinge kaputt macht, lernt man, wie sie funktionieren
3. Grund für das Verhalten: Bevor Sie geänderten Code ausführen, versuchen Sie, das Ergebnis vorherzusagen. Wenn Sie unerwartetes Verhalten bemerken, halten Sie inne und überlegen Sie, warum. Stellen Sie die Erklärungen in Frage.
4. Erstellen Sie mentale Modelle: Jede Visualisierung repräsentiert ein Konzept. Versuchen Sie, Ihre eigenen Diagramme für geänderten Code zu zeichnen.

In unserem vorherigen Beitrag haben wir das Parallelitätsmuster der Pipeline untersucht, die Bausteine ​​der Parallelitätsmuster Fan-In und Fan-Out. Hier können Sie es nachlesen:

Pipeline-Parallelitätsmuster in Go: Ein umfassender visueller Leitfaden

Souvik Kar Mahapatra ・ 29. Dez. 24

#gehen #tutorial #Programmierung #Architektur

In diesem Beitrag werden wir Fan-in- und Fan-out-Muster behandeln und versuchen, sie zu visualisieren. Bereiten wir uns also vor, denn wir werden den gesamten Prozess begleiten.

Entwicklung vom Pipeline-Muster

Das Fan-In-Fan-Out-Muster ist eine natürliche Weiterentwicklung des Pipeline-Musters. Während eine Pipeline Daten sequentiell über Stufen verarbeitet, führt Fan-In-Fan-Out parallele Verarbeitungsfunktionen ein. Lassen Sie uns visualisieren, wie diese Entwicklung abläuft:

Fan-In-Fan-Out-Muster

Stellen Sie sich eine Restaurantküche zu Stoßzeiten vor. Wenn Bestellungen eingehen, arbeiten mehrere Köche gleichzeitig an verschiedenen Gerichten (Fan-Out). Während sie die Gerichte fertigstellen, kommen sie an der Bedienungstheke zusammen (Fan-In).

Fan-Out verstehen

Fan-out bedeutet, die Arbeit auf mehrere Goroutinen zu verteilen, um Daten parallel zu verarbeiten. Stellen Sie sich das so vor, als würden Sie eine große Aufgabe in kleinere Teile aufteilen, an denen gleichzeitig gearbeitet werden kann. Hier ist ein einfaches Beispiel:

func fanOut(input 

<h3>
  
  
  Fan-In verstehen
</h3>

<p>Fan-In ist das Gegenteil von Fan-Out – es kombiniert mehrere Eingangskanäle in einem einzigen Kanal. Es ist wie ein Trichter, der die Ergebnisse aller Mitarbeiter in einem Stream sammelt. So setzen wir es um:<br>
</p>
<pre class="brush:php;toolbar:false">func fanIn(inputs ...


<p>Lassen Sie uns alles anhand eines vollständigen Beispiels zusammenfassen, das Zahlen parallel verarbeitet:<br>
</p>
<pre class="brush:php;toolbar:false">func main() {
    // Create our input channel
    input := make(chan int)

    // Start sending numbers
    go func() {
        defer close(input)
        for i := 1; i 

<h2>
  
  
  Warum das Fan-In-Fan-Out-Muster verwenden?
</h2>

<p><strong>Optimale Ressourcennutzung</strong></p>

<p>Das Muster verteilt die Arbeit auf natürliche Weise auf die verfügbaren Ressourcen. Dies verhindert ungenutzte Ressourcen und maximiert den Durchsatz.<br>
</p>
<pre class="brush:php;toolbar:false">// Worker pool size adapts to system resources
numWorkers := runtime.NumCPU()
if numWorkers > maxWorkers {
    numWorkers = maxWorkers // Prevent over-allocation
}

Verbesserte Leistung durch Parallelisierung

• Beim sequentiellen Ansatz werden Aufgaben nacheinander abgearbeitet, wodurch eine lineare Ausführungszeit entsteht. Wenn jede Aufgabe 1 Sekunde dauert, dauert die Bearbeitung von 4 Aufgaben 4 Sekunden.
• Diese Parallelverarbeitung reduziert die Gesamtausführungszeit auf ungefähr (Gesamtaufgaben / Anzahl der Mitarbeiter) Overhead. In unserem Beispiel mit 4 Workern bearbeiten wir alle Aufgaben in etwa 1,2 Sekunden statt in 4 Sekunden.

func fanOut(tasks []Task) {
    numWorkers := runtime.NumCPU() // Utilize all available CPU cores
    workers := make([]

<h2>
  
  
  Anwendungsfälle aus der Praxis
</h2>

<p><strong>Bildverarbeitungspipeline</strong></p>

<p>Es ist wie ein Upgrade von unserem Pipeline-Muster-Beitrag, wir müssen schneller verarbeiten und für jeden Prozess eigene Go-Routinen haben:</p><p><img src="/static/imghw/default1.png" data-src="https://img.php.cn/upload/article/000/000/000/173625991579012.png" class="lazy" alt="Fan-In-Fan-Out-Parallelitätsmuster in Go: Ein umfassender Leitfaden processing pipeline with fan in and fan out pattern" loading="lazy"    style="max-width:90%"  style="max-width:90%"></p>

<p><strong>Web Scraper Pipeline</strong><br>
Web Scraping ist ein weiterer perfekter Anwendungsfall für Fan-In-Fan-Out.</p>

<p><img src="/static/imghw/default1.png" data-src="https://img.php.cn/upload/article/000/000/000/173625991836275.png" class="lazy" alt="Web scraping is another perfect use case for fan-in fan-out" loading="lazy"    style="max-width:90%"  style="max-width:90%"></p>

<p>Das Fan-In-Fan-Out-Muster kommt in diesen Szenarien wirklich zur Geltung, weil es:</p>

• Verwaltet die Parallelität automatisch über die Kanalmechanik von Go
• Sorgt für einen natürlichen Gegendruck, wenn die Verarbeitung langsamer ist als die Einnahme
• Ermöglicht eine einfache Skalierung durch Anpassen der Anzahl der Mitarbeiter
• Hält die Ausfallsicherheit des Systems durch isolierte Fehlerbehandlung

Grundsätze zur Fehlerbehandlung

Schneller Ausfall: Erkennen und beheben Sie Fehler frühzeitig in der Pipeline

Versuchen Sie, alle Arten von Validierungen vor oder am Anfang der Pipeline durchzuführen, um sicherzustellen, dass sie später nicht fehlschlägt, da so verhindert wird, dass Ressourcen für ungültige Arbeit verschwendet werden, die später fehlschlagen würde. Dies ist besonders wichtig bei Fan-In-Fan-Out-Mustern, da ungültige Daten Worker blockieren oder parallele Verarbeitungskapazität verschwenden könnten.

Dies ist jedoch keine strenge Regel und hängt stark von der Geschäftslogik ab. So können wir es in unseren Beispielen aus der Praxis umsetzen:

func fanOut(input 


<p>und<br>
</p>
<pre class="brush:php;toolbar:false">func fanIn(inputs ...


<p>Hinweis! Fehler bei einem Arbeiter, der andere stoppt nicht, sie verarbeiten weiter und das bringt uns zum 2. Prinzip</p>
<h3>
  
  
  Fehler isolieren: Der Fehler eines Mitarbeiters sollte keine Auswirkungen auf andere haben
</h3>

<p>In einem Parallelverarbeitungssystem sollte eine fehlerhafte Aufgabe nicht das gesamte System zum Absturz bringen. Jeder Arbeiter sollte unabhängig sein.<br>
</p>
<pre class="brush:php;toolbar:false">func main() {
    // Create our input channel
    input := make(chan int)

    // Start sending numbers
    go func() {
        defer close(input)
        for i := 1; i 

<h4>
  
  
  Ressourcenbereinigung: Korrekte Bereinigung bei Fehlern
</h4>

<p>Ressourcenlecks bei der Parallelverarbeitung können schnell zu systemweiten Problemen führen. Eine ordnungsgemäße Reinigung ist unerlässlich.</p>

<hr>

<p>Das schließt unseren tiefen Einblick in das Fan-In- und Fan-Out-Muster ab! Als nächstes werden wir das <strong>Worker-Pools-Parallelitätsmuster</strong> untersuchen, auf das wir in diesem Beitrag einen Einblick bekommen haben. Wie ich bereits sagte, klären wir nach und nach die Abhängigkeiten, bevor wir mit der nächsten fortfahren.</p>

<p>Wenn Sie diesen Beitrag hilfreich fanden, Fragen haben oder Ihre eigenen Erfahrungen mit diesem Muster teilen möchten, würde ich gerne in den Kommentaren unten von Ihnen hören. Ihre Erkenntnisse und Fragen tragen dazu bei, diese Erklärungen für alle noch besser zu machen.</p>

<p>Wenn Sie den visuellen Leitfaden zu Golangs Goroutine und Kanälen verpasst haben, schauen Sie sich ihn hier an:</p>


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      <img src="/static/imghw/default1.png" data-src="https://img.php.cn/upload/article/000/000/000/173625990185651.png" class="lazy" alt="Fan-In-Fan-Out-Parallelitätsmuster in Go: Ein umfassender Leitfaden" loading="lazy">
    </div>
<div>
      <h2 id="Goroutinen-und-Kanäle-in-Golang-verstehen-und-visualisieren">Goroutinen und Kanäle in Golang verstehen und visualisieren</h2>
      <h3 id="Souvik-Kar-Mahapatra-Dezember">Souvik Kar Mahapatra ・ 20. Dezember 2024</h3>
      <div>
        #gehen
        #Programmierung
        #Lernen
        #tutorial
      </div>
    </div>
  
</div>



<p>Bleiben Sie dran für weitere Go-Parallelitätsmuster! ?</p>

<p><img src="/static/imghw/default1.png" data-src="https://img.php.cn/upload/article/000/000/000/173625992371812.gif" class="lazy" alt="Fan-In-Fan-Out-Parallelitätsmuster in Go: Ein umfassender Leitfaden" loading="lazy"    style="max-width:90%"  style="max-width:90%"></p>


          

            
  

            
        

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