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多进程 VS 多线程 VS 线程池 VS EventLoop

精通吹水
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发布于 2016/04/20 15:41
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多进程 VS 多线程 VS 线程池 VS EventLoop

在现在的编程过程中,经常听到多进程,多线程,线程池,EventLoop 的概念,选择一个正确的驱动模型,有助于提升代码的性能。

注:本文仅仅讨论并发的情况。

进程和线程

  • 进程:操作系统中资源管理对象,管理虚拟内存,文件句柄,线程等资源,但是进程不是执行单元

  • 线程:具体的执行单元。CPU是实际的物理执行单元,通过寄存器可以控制CPU执行的代码以及状态。而线程就是包含了一个任务的CPU上下文(寄存器),任务状态(就绪|阻塞|运行),所属用户等信息的对象。操作系统接收到时间中断(INT)后,通过轮转线程中的CPU上下文(寄存器)信息,实现了多任务的轮转

多进程

多进程:针对并发请求,一个请求开启一个进程进行处理。早起CGI就是这么干的。

代表:早期PHP,CGI类

优点:

  • 一个业务进程奔溃不影响另外一个业务进程,从操作系统层面上隔离业务执行
  • 如果进程采用Socket之类的RPC调用,那么非常容易部署到网络环境上

缺点:

  • RPC调用比较难以编写
  • 频繁的开启和关闭进程,性能比较差
  • 不允许内存共享(排除内核支持情况)

多线程

多线程:针对不同的业务逻辑,并发的开启多个线程进行执行。

代表:早期 Tomcat Bio模型

优点:

  • 内存是共享的
  • 编写并发模型比较方便
  • 有效的利用多核CPU

缺点:

  • 并发量过大的时候,开启了太多线程(有些阻塞在IO),导致CPU上下文切换太过频繁
  • 过多的线程,会占用许多内存(2MB/Thread),造成服务器奔溃
  • 需要做并发控制

线程池

线程池:开启固定的线程,当有请求过来的时候,查询是否存在空闲线程,如果存在,则使用空闲线程执行任务,否则加入等待执行队列

代表:Netty,Jetty

优点:

  • 有效的利用多核CPU
  • 内存共享
  • 减少了CPU上下文切换消耗

缺点:

  • 还是存在一部分IO等待,导致CPU无法有效的利用
  • 需要做并发控制

EventLoop

EventLoop:仅仅开启一条main线程执行任务,其他所有的IO操作等,都放在后台线程中执行,对于新的请求,都加入到queue中,等待main线程调度。

代表:Node.js

优点:

  • 大部分情况下,不需要做并发控制
  • 减少了CPU上下文切换消耗

缺点:

  • 无法有效利用多核CPU(当然可以多开EventLoop)
  • 回调陷进,调试比较困难

总结

上述的各种编程模型,都出现在我们的实际的开发过程中,其核心思想为:有效的利用CPU,减少阻塞等待和非业务代码(如上下文切换)的运行时间占用。

参考

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