GO의 잠금없는 데이터 구조 마스터 링 : 동시 성능을 향상시킵니다

잠금없는 데이터 구조와 함께 GO에서 고성능 동시성 잠금을 해제

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고성능 컴퓨팅 및 동시 프로그래밍의 세계에서 공유 데이터 구조를 최적화하는 것이 가장 중요합니다. 잠금 장치 데이터 구조는 매력적인 솔루션을 제공하여 확장 성을 향상시키고 다중 스레드 애플리케이션에서 경합을 최소화합니다. GO 개발자가 성능에 중점을 두면서 이러한 알고리즘을 광범위하게 연구하고 구현했습니다. Go의 고유 한 동시성 기능과 효율적인 쓰레기 수집은 자물쇠가없는 개발에 이상적입니다.

패키지는 기본 빌딩 블록을 제공합니다-원자 운영은 고어 라틴에서 간섭없는 메모리 액세스를 보장합니다. CAS (Compar-and-Swap) 작업은 잠금없는 프로그래밍의 중심입니다. 이 원자 명령어는 현재 값이 예상 값과 일치하는 경우에만 메모리 위치를 업데이트합니다. 간단한 잠금 카운터로 이것을 설명해 봅시다 :

이 메소드는 루프와 CAS를 사용합니다. 원자 적으로 현재 값을로드하고 새 값을 계산하며 업데이트를 시도합니다. 실패는 업데이트 된 값으로 재 시도됩니다 간단한 카운터에 효과적이지만 복잡한 구조는 메모리 순서와 ABA 문제를 신중하게 고려해야합니다. Go의 패키지는 메모리 순서 보증을 제공하여 미묘한 동시성 버그를 방지합니다. ABA 문제 (A로 변경되고 스레드가 작동하는 값이 작동하는 값)는 버전 카운터 또는 위험 포인터와 같은 기술을 사용하여 완화됩니다. Lock-free 대기열은 더 복잡한 시나리오를 보여줍니다

이것은 별도의 헤드와 테일 포인터가있는 링크 된 목록을 사용합니다. 는 원자 상태 업데이트에 CAS를 사용하고, 빈 줄 또는 동시 큐와 같은 에지 케이스를 처리합니다. 성능이 중요합니다. 자물쇠가없는 구조는 높은 영향 시나리오에서 탁월하지만 그렇지 않으면 오버 헤드를 소개 할 수 있습니다. 적합성을 결정하려면 벤치마킹이 필수적입니다. 잠금없는 큐를 Mutex 기반 대기열과 비교하는 간단한 벤치 마크는 이것을 강조 할 것입니다.

잠금없는 데이터 구조는 종종 중요한 섹션이있는 매우 동시에 전통적인 방법을 능가합니다. 그러나 구현 복잡성과 미묘한 오류의 위험을 증가시킵니다. 스트레스 테스트 및 인종 탐지기를 포함한 엄격한 테스트는 중요합니다. atomic Lock-free Concurrent 해시 맵은 또 다른 응용 프로그램 영역입니다. 단순화 된 예 :

import (
    "sync/atomic"
)

type Counter struct {
    value int64
}

func (c *Counter) Increment() int64 {
    for {
        oldValue := atomic.LoadInt64(&c.value)
        newValue := oldValue + 1
        if atomic.CompareAndSwapInt64(&c.value, oldValue, newValue) {
            return newValue
        }
    }
}

이것은 고정 된 수의 버킷과 간단한 해시 기능을 사용합니다. 는 원자 적으로 버킷을 가로 지르고

는 삽입을 위해 CAS를 사용합니다. 프로덕션 준비 버전에는 크기 조정,보다 강력한 해시 기능 및 분할 주문 목록과 같은 잠재적 기술이 필요합니다. 메모리 교정 및 진행 보장과 같은 고급 개념은 잠금 프로그래밍에서 중요합니다. 잠재적 인 동시 접근으로 인해 메모리 교정이 어려워집니다. 위험 포인터와 에포크 기반 교정이이를 다룹니다. 진행 보장은 적어도 하나의 스레드가 진행되어 견고성을 향상시킵니다. 그러나 복잡한 구조에 대한 진정으로 잠금 (또는 대기없이) 알고리즘을 달성하는 것은 매우 어렵습니다. Get Go의 잠금없는 프로그래밍은 상당한 성능 이점을 제공하지만 메모리 모델, CPU 아키텍처 및 동시성에 대한 전문 지식을 요구합니다. Herlihy, Shavit 및 Michael의 연구는 귀중한 통찰력을 제공합니다. 요약하면, 자물쇠가없는 데이터 구조는 GO의 고성능 동시성을위한 강력한 도구입니다. 효율적이고 확장 가능한 동시 시스템을 만드는 데 신중한 구현과 철저한 테스트가 중요합니다. Put 101 권 Aarav Joshi가 공동 창립 한 우리의 창조물 투자자 중앙 | 투자자 중앙 스페인어 | 투자자 중앙 독일어 | 똑똑한 생활 | 에포크 & 에코 | 수수께끼의 미스터리 | Hindutva | 엘리트 데브 | JS 학교

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