Meneroka Tugas Terikat CPU dan I/O: Di dalam Perpustakaan Libuv di Node.js

Memahami tugas -tugas CPU -intensif dan I/O adalah penting untuk mengoptimumkan aplikasi dan memilih timbunan teknologi yang betul. Konsep -konsep ini terutamanya berkaitan dengan kemunculan prestasi aplikasi, yang dapat membantu pemaju merancang program multi -threaded dan tak segerak yang sangat efisien.

model sistem

Sistem komputer boleh dicabut sebagai:

<code>输入 (键盘) -> 处理 (CPU) -> 输出 (显示器)</code>

input dan output tergolong dalam kategori I/O, dan pengiraan diproses oleh CPU.

Program tunggal yang terdiri daripada pelbagai kaedah atau fungsi dalam urutan atau pelaksanaan selari boleh diuruskan sebagai:

<code>输入参数 -> 计算 -> 返回值</code>

Perkhidmatan yang diedarkan yang terdiri daripada perkhidmatan tunggal -machine (cluster) yang dijalankan dalam urutan atau selari, boleh diuruskan sebagai:

<code>网络请求 (输入参数) -> 计算 -> 网络响应 (返回值)</code>

Permintaan dan tindak balas tergolong dalam kategori I/O, dan pengiraan diproses oleh CPU.

Dari perspektif perkakasan dan perisian, sistem terdiri daripada operasi I/O dan pengiraan CPU.

tugas padat cpu

tugas CPU -intensif terutamanya terhad oleh kelajuan pemprosesan pemproses pusat (CPU). Tugas -tugas ini memerlukan banyak pengiraan, dan kebanyakan masa menggunakan CPU dan bukannya menunggu sumber luaran, seperti cakera I/O atau komunikasi rangkaian.

Ciri -ciri tugas padat CPU

Keperluan Pengkomputeran Tinggi
• : Tugas -tugas ini biasanya melibatkan operasi matematik yang kompleks, seperti pengekodan video/penyahkodan, pemprosesan imej dan pengkomputeran saintifik. Kelebihan multi -threaded
: Pada CPU multi -core, pemprosesan selari dapat meningkatkan kecekapan pelaksanaan tugas CPU -intensif dengan memperuntukkan beban kerja ke beberapa teras.
• Penggunaan Sumber Tinggi :: CPU -Tugas -tugas penangkapan sering menolak kadar penggunaan CPU hingga hampir 100%semasa tempoh pelaksanaan.
• contoh biasa

Analisis data dan pengiraan berangka besar.

Perisian pemprosesan grafik atau pemprosesan video.

• perlombongan cryptocurrency.
Jika peminat komputer riba anda berjalan dengan kuat, ia mungkin berurusan dengan tugas CPU -intensif.
Strategi pengoptimuman tugas padat CPU

Passralized

: Gunakan pemproses multi -core untuk meningkatkan prestasi melalui pengkomputeran selari.

Pengoptimuman Algoritma

• : Mengoptimumkan algoritma untuk mengurangkan pengiraan yang tidak perlu. Pengoptimuman pengkompil
: Gunakan penyusun dengan teknologi pengoptimuman yang tinggi.
• tugas i/o -dense
Tugas -tugas I/O -Dense adalah terhad oleh operasi input/output (I/O), termasuk cakera I/O dan komunikasi rangkaian. Kesesakan tugas -tugas ini adalah untuk menunggu operasi I/O selesai, bukan kuasa pengkomputeran.

• i/o -ciri tugas intensif

  • Keperluan I/O Tinggi : Tugas -tugas ini sering membaca dan menulis fail atau memproses sejumlah besar permintaan rangkaian.
  Kelebihan tugas bersamaan
  • : I/O -intensif mendapat manfaat daripada pemacu acara dan model pengaturcaraan asynchronous, seperti node.js non -blocking I/O. Penggunaan CPU rendah
  : Kerana kebanyakan masa dibelanjakan untuk menunggu operasi luaran, kadar penggunaan CPU biasanya rendah.
  • contoh biasa

  mengendalikan sejumlah besar pelayan web dan pelayan pangkalan data.

  Lazim membaca dan menulis pelayan fail cakera.
  Aplikasi klien, seperti pelanggan e -mel dan aplikasi media sosial, aplikasi ini memerlukan permintaan rangkaian yang kerap dan pengambilan data.
  • Pengoptimuman tugas I/O -intensif

  cache

  : Gunakan cache memori untuk mengurangkan permintaan untuk cakera I/O.
  • Pengaturcaraan Asynchronous : Melaksanakan operasi I/O Asynchronous untuk mengelakkan halangan, dengan itu meningkatkan kelajuan tindak balas dan throughput.
  Pengoptimuman Pengurusan Sumber
  • : Menghantar operasi I/O secara berkesan untuk meminimumkan bacaan dan penulisan yang tidak perlu.
  node.js dan non -blocking I/O
  • Node.js adalah pelaksanaan model I/O yang terkenal.
  Apakah I/O yang tidak mengikat?

  Non -blocking I/O merujuk kepada operasi input/output yang tidak akan dipaksa untuk diselesaikan. Kaedah ini membolehkan program melakukan tugas lain apabila menunggu operasi I/O.

  node.js Bagaimana menangani non -blocking I/O?

  node.js menjalankan JavaScript pada enjin V8, dan menggunakan perpustakaan Libuv untuk mencapai pengaturcaraan I/O dan tidak segerak. Komponen utama bukan blok I/O dalam node.js adalah:

  Kitaran Insiden

  : node.js membolehkan mekanisme teras non -blocking I/O. Ia membolehkan pemprosesan serentak komunikasi rangkaian, fail I/O, operasi antara muka pengguna dan acara pemasa.

  Panggil timbunan

  : semua operasi segerak (seperti operasi halangan pengiraan atau pemprosesan data langsung) dilaksanakan dalam timbunan. Operasi yang panjang dalam timbunan boleh menyekat program, menyebabkan "benang utama menjadi stagnasi."
  • Giliran panggilan balik : Apabila operasi asynchronous selesai, fungsi panggil balik mereka akan dimasukkan ke dalam barisan dan menunggu pelaksanaan. Kitaran acara terus menyemak barisan dan gerakkan panggilan balik yang boleh dilaksanakan ke timbunan panggilan untuk dilaksanakan.
  Operasi Bukan -Blocking
  • : Untuk operasi sistem fail, Node.js menggunakan perpustakaan libuv untuk menggunakan API yang tidak mempunyai POSIX untuk membolehkan fungsi bukan blok. Untuk permintaan rangkaian, node.js menyedari rangkaian bukan blok I/O.
  pertimbangkan contoh berikut:
  • Dalam contoh ini, fs.readfile tidak segerak. Node.js terus melaksanakan console.log ('langkah seterusnya') tanpa menunggu fail dibaca. Selepas fail dibaca, fungsi panggil balik akan beratur dan akhirnya dilaksanakan, memaparkan kandungan fail.

  Dengan menggunakan panggil balik kejadian, satu thread dapat mengendalikan pelbagai operasi dengan berkesan, yang dapat meningkatkan prestasi dan penggunaan sumber secara signifikan ketika berurusan dengan tugas -tugas I/O.

  node.js Operasi sistem fail bukan bloking

  Apabila node.js melakukan operasi sistem fail (seperti fail membaca), ia menggunakan libuv dan bukannya memanggil API sistem fail POSIX secara langsung. LIBUV menentukan cara yang paling berkesan untuk melaksanakan operasi ini, sambil menghalang kitaran kejadian daripada disekat.

  libuv mengekalkan kolam thread tetap (lalai: empat benang) untuk melaksanakan operasi I/O yang menyekat tahap sistem operasi yang tidak disengajakan. Oleh itu, operasi I/O fail dilakukan pada benang latar belakang ini, bukannya menyekat gelung kejadian utama.

  libuv mengikuti model pengeluar-pengguna , yang mana:

  • Thread utama mengemukakan tugas (seperti permintaan bacaan fail) ke barisan tugas.
  • Kolam thread mengambil semula dan melaksanakan tugas dari barisan.
  • Selepas siap, benang kerja memberitahu benang utama untuk melaksanakan fungsi panggil balik.

  Ini memastikan bahawa benang utama dapat mengekalkan ringan dan tindak balas dengan cepat walaupun semasa tempoh operasi I/O berat.

  

  Kesimpulan

  memilih kaedah pemprosesan yang betul dan timbunan teknologi adalah penting untuk meningkatkan prestasi aplikasi. Sebagai contoh, Node.js sangat sesuai untuk memproses aplikasi web I/O yang tidak mempunyai model I/O yang tidak dapat mengurus sebilangan besar permintaan rangkaian serentak tanpa penggunaan sumber benang yang berlebihan. Sebaliknya, untuk tugas CPU -intensif, penggunaan bahasa dan platform berbilang (seperti Java, C, atau GO) boleh menggunakan keupayaan pemprosesan CPU multi -core.

  Kami Leapcell, projek Node.js tuan rumah anda adalah pilihan pertama.

  ---

  Leapcell digunakan untuk web hosting, tugas asynchronous, dan generasi baru tanpa platform pelayan untuk redis:

  Sokongan multi -language

  Gunakan node.js, python, pergi atau karat untuk pembangunan.

  penggunaan projek tanpa had percuma

  Hanya bayar untuk penggunaan -tanpa permintaan, tidak ada bayaran.

  faedah kos yang tidak tertandingi
  Bayar atas permintaan tanpa perlu terbiar.

  Sebagai contoh: $ 25 menyokong 6.94 juta permintaan, dengan purata masa tindak balas sebanyak 60 milisaat.

  Pengalaman pemaju yang dipermudahkan
  UI intuitif, tetapan mudah.

  Paip CI/CD sepenuhnya automatik dan integrasi GITOPS. Petunjuk Real -Time dan rekod log memberikan pandangan operasi.

  • pengembangan mudah dan prestasi tinggi
  • Sambungan automatik untuk mengendalikan tinggi dan penggabungan dengan mudah.
  Perbelanjaan Operasi Zero -hanya fokus pada pembinaan.

  Ketahui lebih banyak maklumat dalam dokumen!

  

  ikuti x: @leapcellhq

  ---

  baca blog kami
  Sila ambil perhatian bahawa saya mengekalkan format asal dan lokasi semua gambar. Oleh kerana saya tidak mempunyai keupayaan untuk mengakses pautan gambar, saya hanya dapat menerangkan gambar dalam teks. Sekiranya anda memerlukan pseudo -original yang lebih tepat, sila berikan keterangan teks alternatif gambar.

Atas ialah kandungan terperinci Meneroka Tugas Terikat CPU dan I/O: Di dalam Perpustakaan Libuv di Node.js. Untuk maklumat lanjut, sila ikut artikel berkaitan lain di laman web China PHP!