PHP 8의 섬유는 스레드없이 동시성을 어떻게 활성화합니까?-PHP8-php.cn

PHP 8의 섬유는 스레드없이 동시성을 어떻게 활성화합니까?

섬유 기반 동시성 이해

PHP 8은 운영 체제 스레드에 의존하지 않고 동시 실행을 달성 할 수있는 가벼운 동시성 메커니즘 인 섬유를 도입했습니다. 전통적인 스레드는 운영 체제에 의해 관리되며 컨텍스트 전환 및 리소스 관리에서 상당한 오버 헤드가 발생합니다. 반면에 섬유는 PHP 프로세스 자체 내에서 관리됩니다. 이는 섬유 사이의 컨텍스트 전환이 훨씬 빠르고 리소스 집약적이라는 것을 의미합니다.

진정한 병렬 처리 대신 (다중 코어에서 동시에 실행되는 다중 지시) 대신 섬유는 협력적인 멀티 태스킹을 제공합니다. 섬유는 자발적으로 다른 섬유로 제어를 생성하여 PHP 통역사가 실행 컨텍스트를 전환 할 수 있도록합니다. 이 수율은 Fiber::suspend() 및 Fiber::resume() 메소드를 사용하여 개발자가 명시 적으로 관리합니다. 섬유가 생산되면 상태 (변수 및 실행 지점 포함)가 저장되고 다른 섬유가 실행됩니다. 결정적으로, 단일 PHP 프로세스 내에서 주어진 시간에 하나의 섬유가 실행됩니다. 이것은 여러 스레드가 여러 코어에서 동시에 실행될 수있는 스레드와 대조됩니다.

이 협력적인 성격은 핵심입니다. 섬유는 스레드와 같은 진정한 병렬 처리를 제공하지 않지만 단일 스레드 내에서 효율적인 동시성을 가능하게하여 특히 I/O 바운드 작업에서 응답 성을 크게 향상시킵니다. 운영 체제 수준의 스레드 관리가 없으면 섬유가 훨씬 가볍고 관리하기 쉬워서 많은 시나리오에서 더 나은 성능을 제공합니다.

전통적인 스레딩 모델과 비교하여 PHP 8의 동시 작업에 섬유를 사용하면 성능 이점은 무엇입니까?

실을 통한 섬유의 성능 장점

PHP STEM의 전통적인 스레딩 모델에 대한 섬유의 성능 이점은 주로 가벼운 특성에서 오버 헤드를 줄입니다.

컨텍스트 전환 오버 헤드 감소 : 섬유 사이의 컨텍스트 전환은 스레드 간보다 훨씬 빠릅니다. 섬유에는 운영 체제의 스케줄러가 포함되지 않기 때문입니다. 오버 헤드는 최소화되어 자주 컨텍스트 스위치가 필요한 응용 프로그램에 적합합니다.
메모리 소비가 낮아 : 섬유는 스레드보다 훨씬 적은 메모리를 소비합니다. 각 스레드는 일반적으로 자체 스택 및 기타 리소스를 위해 상당한 양의 메모리가 필요합니다. 섬유는 동일한 프로세스 메모리 공간을 공유하여 메모리 발자국을 줄입니다.
단순화 된 관리 : 섬유 관리는 스레드 관리보다 간단합니다. 단일 프로세스 내에서 주어진 시간에 하나의 섬유가 실행되므로 경주 조건을 피하기 위해 스레드 동기화 프리미티브 (뮤트, 세마포어 등)를 처리 할 필요가 없습니다. 이것은 개발을 단순화하고 동시성 버그의 위험을 줄입니다.
I/O 바운드 작업의 응답 성 개선 : I/O 바운드 작업 (예 : 네트워크 요청, 데이터베이스 쿼리)과 관련된 시나리오에서 섬유가 뛰어납니다. I/O 작동이 완료되기를 기다리는 동안 섬유는 생성되어 다른 섬유가 실행되도록하여 응용 프로그램을 반응하게 유지합니다. 스레드는 또한 I/O를 기다리는 차단 될 것이지만,이를 관리하는 오버 헤드는 훨씬 높습니다.

그러나 섬유는 진정한 병렬성을 제공하지 않는다는 것을 기억하는 것이 중요합니다. 애플리케이션이 CPU 결합 (CPU 처리에 크게 의존) 인 경우 섬유는 단일 스레드 접근 방식에 비해 상당한 성능 이득을 제공하지 않습니다. 이 경우 여러 프로세스 또는 스레드 (신중한 동기화)를 사용한 실제 병렬 처리가 필요할 수 있습니다.

실제 PHP 8 애플리케이션에서 반응성을 향상시키기 위해 광섬유 기반 동시성을 구현하려면 어떻게해야합니까?

섬유 기반 동시성 구현 : 실용적인 예

여러 외부 API에서 데이터를 가져와야하는 웹 응용 프로그램을 상상해 봅시다. 섬유를 사용하여 주 스레드를 차단하지 않고 이러한 요청을 동시에 만들 수 있으며 응답 성을 향상시킬 수 있습니다.

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이 예에서는 서로 다른 API 엔드 포인트에서 데이터를 가져 오는 것을 담당하는 세 개의 섬유를 만듭니다. Fiber::start() 메소드는 섬유의 실행을 시작합니다. file_get_contents 함수가 차단 될 수 있으므로 (네트워크를 기다리는) 섬유는 암시 적으로 산출합니다 (I/O가 차단되는 경우). 그런 다음 기본 스레드는 다른 섬유를 시작하거나 다른 작업을 수행 할 수 있습니다. I/O 작동이 완료되면 섬유는 실행을 재개합니다.

이것은 섬유가 어떻게 반응성을 향상시키는지를 보여줍니다. 각 API 응답을 기다리는 동안 응용 프로그램이 얼지 않습니다. 대신 다른 섬유 나 작업으로 전환하여 더 부드러운 사용자 경험을 제공합니다. 보다 복잡한 시나리오는 채널 또는 기타 섬유 간 통신 메커니즘을 사용하여 광섬유 통신 및 동기화를보다 정교한 처리가 필요할 수 있습니다.

PHP 8의 동시성에 섬유를 사용하는의 한계와 잠재적 인 함정은 무엇이며, 어떻게이를 완화 할 수 있습니까?

섬유의 한계와 함정

섬유는 상당한 장점을 제공하지만 그 한계를 이해하는 것이 필수적입니다.

협력 멀티 태스킹 : 섬유는 협력적인 멀티 태스킹에 의존합니다. 산출하지 않는 오작동 섬유는 전체 애플리케이션을 차단할 수 있습니다. 신중한 설계 및 코딩 관행이이를 방지하는 데 중요합니다.
진정한 평행주의 : 섬유는 진정한 병렬성을 제공하지 않습니다. 그들은 여러 CPU 코어를 동시에 사용하지 않습니다. CPU 결합 작업의 경우 섬유는 성능이 크게 향상되지 않습니다.
디버깅 문제 : 섬유 기반 동시 코드 디버깅은 단일 스레드 코드를 디버깅하는 것보다 더 복잡 할 수 있습니다. 다른 섬유의 실행 흐름을 이해하려면 신중한 로깅 및 추적이 필요합니다.
제한된 섬유 간 통신 : 섬유 간 직접 통신에는 신중한 설계가 필요합니다. 몇 가지 메커니즘을 사용할 수 있지만 (채널과 같은) 복잡성을 더합니다.

완화 전략 :

신중한 섬유 설계 : 특히 I/O 운영 중에 자주 생성 할 수있는 섬유 설계. 단일 섬유 내의 장기 계산을 피하십시오.
철저한 테스트 : 광섬유 기반 코드를 광범위하게 테스트하여 잠재적 차단 문제와 레이스 조건을 식별하십시오.
로깅 및 모니터링 : 강력한 로깅 및 모니터링을 구현하여 섬유 실행을 추적하고 잠재적 인 문제를 식별합니다.
오류 처리 : 각 섬유 내에서 적절한 오류 처리를 구현하여 처리되지 않은 예외가 전체 애플리케이션을 차단하지 않도록합니다.
대안을 고려하십시오 : 진정한 병렬 처리가 필요한 CPU 결합 작업 또는 시나리오의 경우 여러 프로세스 사용 (예 : pcntl_fork 사용) 또는 실제 스레드 (사용 가능한 경우)를 지원하는 확장 기능을 탐색하십시오.