Mengapa Elixir lebih baik daripada Node.js for Asynchronous Processing?

Jawapan mudah: Node.js adalah satu-benang dan membelah satu utas itu untuk mensimulasikan konkurensi, manakala Elixir mengambil kesempatan daripada konkurensi dan selari, asli, dari BEAM, mesin maya Erlang , untuk menjalankan proses secara serentak.

Di bawah, kita akan memahami perbezaan ini dengan lebih mendalam, meneroka dua konsep utama: gelung peristiwa Node.js dan VM dan OTP BEAM Elixir. Elemen ini penting untuk memahami cara setiap teknologi mengendalikan pelaksanaan tugas tak segerak dan cara ini mempengaruhi prestasi serta kebolehskalaan dalam aplikasi yang berbeza.

1. Apakah Gelung Acara?

Node.js beroperasi pada satu utas utama dan menggunakan mekanisme yang dipanggil gelung peristiwa untuk mengurus operasi tak segerak. Konsep asasnya ialah ia menyemak tugas yang belum selesai untuk diproses, seperti operasi I/O, janji dan callbacls serta melaksanakannya apabila ia sudah sedia.

1.1 Cara ia berfungsi dalam amalan:

Apabila operasi tak segerak dimulakan (contohnya, pertanyaan kepada API misalnya), ia diwakilkan kepada libuv. Sementara itu, gelung acara terus menerima sambungan lain.
Apabila operasi tak segerak selesai, libuv mengembalikan hasilnya kepada baris gilir acara, kemudian gelung acara meletakkan panggilan balik yang dikaitkan dengan operasi, pada tindanan panggilan.

1.2 Had Gelung Acara:

• Jika tugas yang memakan masa atau intensif CPU berada pada timbunan panggilan, ia boleh menyekat pemprosesan operasi lain, mengurangkan kecekapan.

• Konkurensi adalah terhad kerana semuanya berjalan pada satu urutan utama.

2. BEAM VM dan OTP

Elixir dibina di atas BEAM VM, mesin maya yang sama yang memberi kuasa kepada Erlang, yang terkenal dengan keupayaannya untuk mengendalikan konkurensi dan daya tahan yang tinggi. Tidak seperti Node.js, Elixir tidak bergantung pada satu utas. Sebaliknya, ia menggunakan proses yang sangat ringan dan terpencil yang diuruskan oleh BEAM.

2.1 Cara ia berfungsi dalam amalan:

• Setiap proses dalam Elixir adalah bebas, bermakna mereka tidak berkongsi memori dan tidak menyekat satu sama lain.
• Proses ini diurus oleh BEAM, yang boleh mencipta dan mengurus berjuta-juta proses serentak, mengagihkan beban antara semua teras CPU yang tersedia.
• Selain itu, Elixir dilengkapi dengan OTP (Platform Telekom Terbuka), yang menyediakan satu set perpustakaan dan alatan untuk membina sistem yang teguh dan teragih.

2.2 Kelebihan BEAM dan OTP:

• Skalabiliti: BEAM boleh mengedarkan proses merentas semua teras CPU, memaksimumkan penggunaan sumber.
• Ketahanan: Jika sesuatu proses gagal, ia tidak menjejaskan proses lain. Ini membolehkan anda membina sistem bertoleransi kesalahan.
• Persaingan Sebenar: Tidak seperti gelung acara, yang terhad kepada satu utas, Elixir boleh menjalankan proses benar-benar selari, memanfaatkan berbilang teras CPU.

3. Membandingkan Node.js dan Elixir dalam Amalan

Mari bayangkan pelayan yang perlu berurusan dengan beribu-ribu sambungan serentak, setiap satu menjalankan operasi tak segerak dan beberapa pemprosesan yang berat dan lebih lama.

3.1 Dengan Node.js:

• Pelayan adalah cekap sehingga satu tahap, tetapi apabila operasi berat bertimbun, gelung acara mula terharu. Walaupun penggunaan sumber yang baik yang tersedia dalam JS dan Node boleh banyak membantu dengan prestasi: seperti penggunaan async/tunggu dan/atau kemudian/catch dan sumber terbina dalam yang betul seperti lib node:cluster
• Ini boleh menyebabkan kelewatan dalam bertindak balas kepada sambungan baharu, yang mengakibatkan prestasi ketara terjejas.

3.2 Dengan Elixir:

• Setiap sambungan boleh diuruskan oleh proses yang berasingan. Operasi I/O, pengiraan dan juga kegagalan boleh diuruskan secara berasingan.
• BEAM mengagihkan beban dengan cekap, memastikan sistem terus berfungsi tanpa masalah besar, walaupun di bawah permintaan tinggi.
• Jika perlu, adalah mungkin untuk berkomunikasi antara proses melalui mesej.
• Enjin Penjadualan Preemptive BEAM.

Kesimpulan

Node.js ialah alat yang sangat baik untuk banyak aplikasi, terutamanya yang berurusan dengan operasi tak segerak yang mudah dan tidak memerlukan pemprosesan CPU yang berat. Walau bagaimanapun, model konkurensi berasaskan benang tunggal boleh menjadi halangan dalam senario yang lebih kompleks.

Elixir, dengan BEAM VM dan sokongan asli untuk proses ringan dan konkurensi besar-besaran, menawarkan alternatif yang mantap dan cekap untuk sistem yang perlu menangani sejumlah besar operasi serentak dan mengagihkan beban antara berbilang CPU benang . Jika anda memerlukan daya tahan, kebolehskalaan dan keselarasan yang tinggi, Elixir adalah pilihan.

Walaupun tajuk artikel ini berani dalam mencadangkan bahawa Elixir dan BEAM mengatasi Node.js dalam pemprosesan tak segerak, adalah penting untuk menyedari bahawa terdapat perbezaan yang ketara antara teknologi ini. Keputusan tentang yang mana satu untuk digunakan mesti mempertimbangkan pelbagai faktor, bukan hanya keselarasan dan keselarian yang dibincangkan di sini. Aspek seperti ekosistem, kebiasaan pasukan dengan bahasa, keperluan projek khusus dan sifat tugasan yang perlu dilaksanakan memainkan peranan penting dalam memilih alat terbaik untuk tugas itu. Lagipun, setiap senario mempunyai keistimewaannya, dan pilihan teknologi mesti dibuat dengan pandangan holistik, dengan mengambil kira semua keperluan dan cabaran projek.

Bibliografi

Benang:

Thread ialah unit terkecil pelaksanaan dalam program. Pada banyak sistem pengendalian, satu proses boleh mengandungi berbilang utas, setiap satu melaksanakan bahagian program yang berbeza. Benang boleh berkongsi memori dan sumber, tetapi ini boleh membawa kepada isu konkurensi seperti keadaan perlumbaan.

pertandingan:

Concurrency ialah keupayaan sistem untuk mengendalikan berbilang tugas pada masa yang sama. Dalam sistem serentak, pelbagai tugas boleh maju secara bebas walaupun ia tidak berjalan serentak. BEAM, sebagai contoh, mengurus proses bersaing yang beroperasi secara bebas.

Gelung Acara:

Gelung peristiwa ialah corak reka bentuk yang digunakan dalam sistem seperti Node.js untuk mengurus operasi tak segerak. Ia berfungsi dalam satu urutan, melaksanakan tugas secara kitaran, bertindak balas kepada peristiwa seperti I/O dan pelaksanaan tak segerak, memastikan program terus bertindak balas sementara menunggu operasi yang lama.

Paralelisme:

Paralelisme ialah pelaksanaan serentak berbilang tugas pada teras CPU yang berbeza. Tidak seperti concurrency, yang merujuk kepada pengurusan tugasan serentak, paralelisme melibatkan sebenarnya melaksanakan tugas-tugas ini pada masa yang sama. BEAM mengedarkan proses merentas berbilang teras untuk memaksimumkan keselarian.

Proses Ringan:

Dalam BEAM, proses ringan ialah unit pelaksanaan yang jauh lebih cekap memori dan CPU daripada benang tradisional. Ia diasingkan antara satu sama lain dan diuruskan oleh BEAM, yang membolehkan anda mencipta dan mengurus berjuta-juta proses serentak.

Penjadualan Preemptive:

Penjadualan preemptive ialah sistem pengurusan masa jalan yang sistem pengendalian atau mesin maya memperuntukkan potongan masa untuk setiap proses, memastikan tiada proses yang memonopoli CPU. Di BEAM, ini memastikan semua proses mempunyai peluang untuk dilaksanakan secara adil.

BEAM VM:

BEAM (Mesin Abstrak Erlang Bogdan/Björn) ialah mesin maya yang menjalankan kod Erlang dan Elixir. Ia terkenal dengan keupayaannya untuk mengurus proses ringan dengan cekap, menyokong keselarasan dan keselarian besar-besaran, serta menyediakan toleransi kesalahan.

OTP (Platform Telekom Terbuka):

OTP ialah satu set perpustakaan dan corak reka bentuk yang disertakan dengan Erlang dan Elixir. Ia menyediakan alatan untuk membina sistem serentak, teragih dan tahan kerosakan, memudahkan pembangunan aplikasi yang teguh dan berskala.

libuv

ialah perpustakaan merentas platform yang menyediakan sokongan untuk operasi I/O tak segerak dalam Node.js. Ia bertanggungjawab untuk melaksanakan gelung peristiwa dan mengabstrakkan fungsi sistem pengendalian, seperti operasi rangkaian, sistem fail dan benang. libuv membenarkan Node.js melaksanakan tugas tak segerak dengan cekap dalam satu utas, menggunakan kumpulan utas dalaman untuk menyekat operasi, memastikan kesinambungan gelung acara utama.

Operasi I/O

Operasi I/O (Input/Output) merujuk kepada sebarang interaksi antara program dan dunia luar, seperti membaca atau menulis ke fail, berkomunikasi dengan peranti perkakasan atau bertukar-tukar data melalui rangkaian. Operasi ini boleh memakan masa dan, pada banyak sistem, dilakukan secara tidak segerak untuk menghalang program daripada menyekat sementara menunggu operasi selesai.

Rujukan

ERLANG. Primer ringkas BEAM. Blog Erlang, 2020. Tersedia di: https://www.erlang.org/blog/a-brief-beam-primer/. Diakses pada: 29 Ogos. 2024.

ERLANG. Bermula dengan Erlang [PDF]. Erlang.org. Tersedia di: https://erlang.org/download/erlang-book-part1.pdf. Diakses pada: 29 Ogos. 2024.

NODE.DOKTOR. Panduan animasi untuk gelung acara Node.js. Dev.to, 2021. Tersedia di: https://dev.to/nodedoctors/an-animated-guide-to-nodejs-event-loop-3g62. Diakses pada: 29 Ogos. 2024.

NODE.DOKTOR. Fasa gelung peristiwa Node.js animasi. Dev.to, 2022. Tersedia di: https://dev.to/nodedoctors/animated-nodejs-event-loop-phases-1mcp. Diakses pada: 29 Ogos. 2024.

NODE.JS. Kluster. Node.js, 2023. Tersedia di: https://nodejs.org/api/cluster.html. Diakses pada: 29 Ogos. 2024.

Atas ialah kandungan terperinci Mengapa Elixir lebih baik daripada Node.js for Asynchronous Processing?. Untuk maklumat lanjut, sila ikut artikel berkaitan lain di laman web China PHP!