WebAssembly Bulk Memory செயல்திறன்: மெமரி செயல்பாட்டு வேகத்தை மேம்படுத்துதல்

WebAssembly (WASM) உலாவியில் நேரடியாக நேட்டிவ்-க்கு நெருக்கமான செயல்திறன் கொண்ட செயல்பாட்டு சூழலை வழங்குவதன் மூலம் வலை மேம்பாட்டில் ஒரு புரட்சியை ஏற்படுத்தியுள்ளது. WASM-ன் வேகத்திற்கு பங்களிக்கும் முக்கிய அம்சங்களில் ஒன்று, மொத்த மெமரி செயல்பாடுகளைத் திறமையாகச் செய்யும் அதன் திறன் ஆகும். இந்த செயல்பாடுகள் எவ்வாறு செயல்படுகின்றன, அவற்றின் நன்மைகள், மற்றும் அதிகபட்ச செயல்திறனுக்காக அவற்றை மேம்படுத்துவதற்கான உத்திகளை இந்தக் கட்டுரை ஆராய்கிறது.

WebAssembly மெமரியைப் புரிந்துகொள்ளுதல்

மொத்த மெமரி செயல்பாடுகளுக்குள் செல்வதற்கு முன், WebAssembly-யின் மெமரி மாதிரியைப் புரிந்துகொள்வது முக்கியம். WASM மெமரி என்பது ஒரு நேரியல் பைட் வரிசையாகும், அதை WebAssembly தொகுதி நேரடியாக அணுக முடியும். இந்த மெமரி பொதுவாக ஜாவாஸ்கிரிப்டில் ஒரு ArrayBuffer ஆக குறிப்பிடப்படுகிறது. குப்பை சேகரிப்பை (garbage collection) நம்பியிருக்கும் பாரம்பரிய வலை தொழில்நுட்பங்களைப் போலல்லாமல், WASM மெமரியின் மீது நேரடிக் கட்டுப்பாட்டை வழங்குகிறது, இது டெவலப்பர்களை கணிக்கக்கூடிய மற்றும் வேகமான குறியீட்டை எழுத உதவுகிறது.

WASM-ல் மெமரி பக்கங்களாக ஒழுங்கமைக்கப்பட்டுள்ளது, ஒவ்வொரு பக்கமும் 64KB அளவு கொண்டது. தேவைக்கேற்ப மெமரியை மாறும் வகையில் வளர்க்கலாம், ஆனால் அதிகப்படியான மெமரி வளர்ச்சி செயல்திறன் மேல்நிலைக்கு வழிவகுக்கும். எனவே, உங்கள் பயன்பாடு மெமரியை எவ்வாறு பயன்படுத்துகிறது என்பதைப் புரிந்துகொள்வது மேம்படுத்தலுக்கு முக்கியமானது.

மொத்த மெமரி செயல்பாடுகள் என்றால் என்ன?

மொத்த மெமரி செயல்பாடுகள் என்பது ஒரு WebAssembly தொகுதிக்குள் பெரிய மெமரி தொகுதிகளை திறமையாகக் கையாள வடிவமைக்கப்பட்ட அறிவுறுத்தல்கள் ஆகும். இந்த செயல்பாடுகளில் அடங்குபவை:

• memory.copy: மெமரியில் ஒரு இடத்திலிருந்து மற்றொரு இடத்திற்கு ஒரு பைட் வரம்பை நகலெடுக்கிறது.
• memory.fill: ஒரு குறிப்பிட்ட பைட் மதிப்புடன் ஒரு மெமரி வரம்பை நிரப்புகிறது.
• memory.init: ஒரு தரவுப் பகுதியிலிருந்து தரவை மெமரிக்குள் நகலெடுக்கிறது.
• data.drop: ஒரு தரவுப் பகுதி துவக்கப்பட்ட பிறகு அதை மெமரியிலிருந்து விடுவிக்கிறது. இது மெமரியை மீட்டெடுக்கவும், மெமரி கசிவுகளைத் தடுக்கவும் ஒரு முக்கியமான படியாகும்.

இந்த செயல்பாடுகள் WASM-ல் அல்லது ஜாவாஸ்கிரிப்டில் கூட தனிப்பட்ட பைட்-பை-பைட் செயல்பாடுகளைப் பயன்படுத்தி அதே செயல்களைச் செய்வதை விட கணிசமாக வேகமானவை. அவை பெரிய தரவுப் பரிமாற்றங்கள் மற்றும் கையாளுதல்களைக் கையாள ஒரு திறமையான வழியை வழங்குகின்றன, இது பல செயல்திறன்-முக்கிய பயன்பாடுகளுக்கு அவசியமானது.

மொத்த மெமரி செயல்பாடுகளைப் பயன்படுத்துவதன் நன்மைகள்

மொத்த மெமரி செயல்பாடுகளைப் பயன்படுத்துவதன் முதன்மை நன்மை மேம்பட்ட செயல்திறன் ஆகும். முக்கிய நன்மைகளின் ஒரு முறிவு இங்கே:

• அதிகரித்த வேகம்: மொத்த மெமரி செயல்பாடுகள் WebAssembly இன்ஜின் மட்டத்தில் மேம்படுத்தப்பட்டுள்ளன, பொதுவாக அதிக செயல்திறன் மிக்க இயந்திரக் குறியீடு அறிவுறுத்தல்களைப் பயன்படுத்தி செயல்படுத்தப்படுகின்றன. இது கையேடு லூப்களுடன் ஒப்பிடும்போது மேல்நிலையைக் கடுமையாகக் குறைக்கிறது.
• குறைக்கப்பட்ட குறியீடு அளவு: மொத்த செயல்பாடுகளைப் பயன்படுத்துவது சிறிய WASM தொகுதிகளுக்கு வழிவகுக்கிறது, ஏனெனில் அதே பணிகளைச் செய்ய குறைவான அறிவுறுத்தல்கள் தேவைப்படுகின்றன. சிறிய தொகுதிகள் என்றால் வேகமான பதிவிறக்க நேரங்கள் மற்றும் குறைக்கப்பட்ட மெமரி தடம்.
• மேம்படுத்தப்பட்ட வாசிப்புத்திறன்: WASM குறியீடு நேரடியாகப் படிக்கக்கூடியதாக இல்லாவிட்டாலும், WASM-க்கு தொகுக்கும் உயர்-நிலை மொழிகள் (எ.கா., C++, Rust) இந்த செயல்பாடுகளை மேலும் சுருக்கமான மற்றும் புரிந்துகொள்ளக்கூடிய முறையில் வெளிப்படுத்த முடியும், இது மேலும் பராமரிக்கக்கூடிய குறியீட்டிற்கு வழிவகுக்கிறது.
• நேரடி மெமரி அணுகல்: WASM மெமரிக்கு நேரடி அணுகலைக் கொண்டுள்ளது, எனவே விலையுயர்ந்த மொழிபெயர்ப்பு மேல்நிலைகள் இல்லாமல் திறமையான வாசிப்பு/எழுதுதல் செயல்பாடுகளைச் செய்ய முடியும்.

மொத்த மெமரி செயல்பாடுகளின் நடைமுறை எடுத்துக்காட்டுகள்

C++ மற்றும் Rust (WASM-க்கு தொகுத்தல்) ஆகியவற்றைப் பயன்படுத்தி எடுத்துக்காட்டுகளுடன் இந்த செயல்பாடுகளை விளக்குவோம், வெவ்வேறு தொடரியல் மற்றும் அணுகுமுறைகளுடன் அதே முடிவுகளை எவ்வாறு அடைவது என்பதைக் காண்பிப்போம்.

எடுத்துக்காட்டு 1: மெமரி நகலெடுத்தல் (memory.copy)

WASM மெமரிக்குள் source_address முகவரியிலிருந்து destination_address முகவரிக்கு 1024 பைட்டுகளை நகலெடுக்க விரும்புகிறீர்கள் என்று வைத்துக்கொள்வோம்.

C++ (Emscripten):

            #include <cstring>
#include <iostream>

extern "C" {
  void copy_memory(int source_address, int destination_address, int length) {
    std::memcpy((void*)destination_address, (const void*)source_address, length);
    std::cout << "Memory copied using memcpy!" << std::endl;
  }
}

int main() {
  // You'll typically allocate and populate the memory buffers here
  return 0;
}

            

              
                Copy
              
            
          

Emscripten உடன் தொகுக்கும்போது, std::memcpy பெரும்பாலும் WASM-ல் ஒரு memory.copy அறிவுறுத்தலாக மொழிபெயர்க்கப்படுகிறது.

Rust:

            #[no_mangle]
pub extern "C" fn copy_memory(source_address: i32, destination_address: i32, length: i32) {
    unsafe {
        let source = source_address as *const u8;
        let destination = destination_address as *mut u8;
        std::ptr::copy_nonoverlapping(source, destination, length as usize);
        println!("Memory copied using ptr::copy_nonoverlapping!");
    }
}

fn main() {
    // In real applications, set up your memory buffers here
}

            

              
                Copy
              
            
          

C++ போலவே, Rust-இன் ptr::copy_nonoverlapping-ம் திறமையாக memory.copy-க்கு தொகுக்கப்படலாம்.

எடுத்துக்காட்டு 2: மெமரி நிரப்புதல் (memory.fill)

fill_address முகவரியில் தொடங்கி 512 பைட்டுகளை 0 என்ற மதிப்புடன் நிரப்ப வேண்டும் என்று வைத்துக்கொள்வோம்.

C++ (Emscripten):

            #include <cstring>
#include <iostream>

extern "C" {
  void fill_memory(int fill_address, int length, int value) {
    std::memset((void*)fill_address, value, length);
    std::cout << "Memory filled using memset!" << std::endl;
  }
}

int main() {
  // Initialization would occur here.
  return 0;
}

            

              
                Copy
              
            
          

Rust:

            #[no_mangle]
pub extern "C" fn fill_memory(fill_address: i32, length: i32, value: i32) {
    unsafe {
        let destination = fill_address as *mut u8;
        std::ptr::write_bytes(destination, value as u8, length as usize);
        println!("Memory filled using ptr::write_bytes!");
    }
}

fn main() {
    // Setup happens here
}

            

              
                Copy
              
            
          

எடுத்துக்காட்டு 3: தரவுப் பகுதி துவக்கம் (memory.init மற்றும் data.drop)

தரவுப் பகுதிகள் WASM தொகுதிக்குள்ளேயே நிலையான தரவைச் சேமிக்க உங்களை அனுமதிக்கின்றன. இந்தத் தரவை பின்னர் memory.init பயன்படுத்தி இயக்க நேரத்தில் நேரியல் மெமரியில் நகலெடுக்கலாம். துவக்கத்திற்குப் பிறகு, மெமரியை விடுவிக்க data.drop பயன்படுத்தி தரவுப் பகுதியைக் கைவிடலாம்.

முக்கியம்: தரவுப் பகுதிகளைக் கைவிடுவது உங்கள் WASM தொகுதியின் மெமரி தடம் கணிசமாகக் குறைக்க முடியும், குறிப்பாக ஒருமுறை மட்டுமே தேவைப்படும் பெரிய தரவுத்தொகுப்புகள் அல்லது தேடல் அட்டவணைகளுக்கு.

C++ (Emscripten):

            #include <iostream>
#include <emscripten.h>

const char data[] = "This is some constant data stored in a data segment.";

extern "C" {
  void init_data(int destination_address) {
    // Emscripten handles the data segment initialization under the hood
    // You just need to copy the data using memcpy.
    std::memcpy((void*)destination_address, data, sizeof(data));
    std::cout << "Data initialized from data segment!" << std::endl;
    //After copying is done, we can free the data segment
    //emscripten_asm("WebAssembly.DataSegment(\"segment_name\").drop()"); //Example - dropping the segment (This requires JS interop and data segment names configured in Emscripten)
  }
}

int main() {
  // Initialization logic goes here.
  return 0;
}

            

              
                Copy
              
            
          

Emscripten உடன், தரவுப் பகுதிகள் பெரும்பாலும் தானாகவே நிர்வகிக்கப்படுகின்றன. இருப்பினும், நுணுக்கமான கட்டுப்பாட்டிற்கு, தரவுப் பகுதியைக் கைவிட நீங்கள் ஜாவாஸ்கிரிப்டுடன் தொடர்பு கொள்ள வேண்டியிருக்கலாம்.

Rust:

Rust-க்கு தரவுப் பகுதிகளைக் கையாள்வதில் சற்று கூடுதலான கையேடு தேவைப்படுகிறது. இது பொதுவாக தரவை ஒரு நிலையான பைட் வரிசையாக அறிவித்து, பின்னர் அதை நகலெடுக்க memory.init பயன்படுத்துவதை உள்ளடக்கியது. பகுதியைக் கைவிடுவதும் மேலும் கையேடு WASM அறிவுறுத்தல் வெளியீட்டை உள்ளடக்கியது.

            // This requires more in-depth usage of wasm-bindgen and manual creation of instructions to drop the data segment once it's used. For demonstration purposes, focus on understanding the concept with C++.
//Rust example would be complex with wasm-bindgen needing custom bindings to implement the `data.drop` instruction.

            

              
                Copy
              
            
          

மொத்த மெமரி செயல்பாடுகளுக்கான மேம்படுத்தல் உத்திகள்

மொத்த மெமரி செயல்பாடுகள் இயல்பாகவே வேகமானவை என்றாலும், பின்வரும் உத்திகளைப் பயன்படுத்தி அவற்றின் செயல்திறனை மேலும் மேம்படுத்தலாம்:

• மெமரி வளர்ச்சியைத் தவிர்க்கவும்: அடிக்கடி மெமரி வளர்ச்சி செயல்பாடுகள் செலவுமிக்கதாக இருக்கலாம். இயக்க நேரத்தில் அளவை மாற்றுவதைத் தவிர்க்க, போதுமான மெமரியை முன்கூட்டியே ஒதுக்க முயற்சிக்கவும்.
• மெமரி அணுகல்களை சீரமைக்கவும்: இயல்பான சீரமைப்பு எல்லைகளில் (எ.கா., 32-பிட் மதிப்புகளுக்கு 4-பைட் சீரமைப்பு) மெமரியை அணுகுவது சில கட்டமைப்புகளில் செயல்திறனை மேம்படுத்தும். சரியான சீரமைப்பை அடையத் தேவைப்பட்டால் தரவுக் கட்டமைப்புகளை பேடிங் செய்வதைக் கருத்தில் கொள்ளுங்கள்.
• செயல்பாடுகளைத் தொகுப்பாக்குங்கள்: நீங்கள் பல சிறிய மெமரி செயல்பாடுகளைச் செய்ய வேண்டுமென்றால், முடிந்தவரை அவற்றை பெரிய செயல்பாடுகளாகத் தொகுக்கக் கருதுங்கள். இது ஒவ்வொரு தனிப்பட்ட அழைப்புடன் தொடர்புடைய மேல்நிலையைக் குறைக்கிறது.
• தரவுப் பகுதிகளைத் திறம்படப் பயன்படுத்துங்கள்: நிலையான தரவைத் தரவுப் பகுதிகளில் சேமித்து, தேவைப்படும்போது மட்டுமே அதைத் துவக்கவும். மெமரியை மீட்டெடுக்க துவக்கத்திற்குப் பிறகு தரவுப் பகுதியைக் கைவிட நினைவில் கொள்ளுங்கள்.
• உங்கள் குறியீட்டை சுயவிவரப்படுத்துங்கள்: உங்கள் பயன்பாட்டில் மெமரி தொடர்பான இடையூறுகளை அடையாளம் காண சுயவிவரக் கருவிகளைப் பயன்படுத்தவும். மொத்த மெமரி மேம்படுத்தல் மிகவும் குறிப்பிடத்தக்க தாக்கத்தை ஏற்படுத்தக்கூடிய பகுதிகளை இது சுட்டிக்காட்ட உதவும்.
• SIMD அறிவுறுத்தல்களைக் கருத்தில் கொள்ளுங்கள்: அதிக இணை செய்யக்கூடிய மெமரி செயல்பாடுகளுக்கு, WebAssembly-க்குள் SIMD (ஒற்றை அறிவுறுத்தல், பல தரவு) அறிவுறுத்தல்களைப் பயன்படுத்துவதை ஆராயுங்கள். SIMD ஒரே நேரத்தில் பல தரவு கூறுகளில் ஒரே செயல்பாட்டைச் செய்ய உங்களை அனுமதிக்கிறது, இது குறிப்பிடத்தக்க செயல்திறன் ஆதாயங்களுக்கு வழிவகுக்கும்.
• தேவையற்ற நகல்களைத் தவிர்க்கவும்: முடிந்தவரை, தேவையற்ற தரவு நகல்களைத் தவிர்க்க முயற்சிக்கவும். அதன் அசல் இடத்தில் நேரடியாகத் தரவில் செயல்பட முடிந்தால், நீங்கள் நேரம் மற்றும் மெமரி இரண்டையும் சேமிப்பீர்கள்.
• தரவுக் கட்டமைப்புகளை மேம்படுத்துங்கள்: நீங்கள் உங்கள் தரவை ஒழுங்கமைக்கும் விதம் மெமரி அணுகல் முறைகளையும் செயல்திறனையும் கணிசமாகப் பாதிக்கலாம். நீங்கள் செய்ய வேண்டிய செயல்பாடுகளின் வகைகளுக்கு உகந்ததாக இருக்கும் தரவுக் கட்டமைப்புகளைப் பயன்படுத்துவதைக் கருத்தில் கொள்ளுங்கள். உதாரணமாக, அமைப்புகளின் வரிசைக்கு (AoS) பதிலாக வரிசைகளின் அமைப்பு (SoA) பயன்படுத்துவது சில பணிச்சுமைகளுக்கு செயல்திறனை மேம்படுத்தும்.

வெவ்வேறு தளங்களுக்கான பரிசீலனைகள்

WebAssembly வெவ்வேறு தளங்களில் ஒரு நிலையான செயல்பாட்டு சூழலை வழங்க முற்பட்டாலும், அடிப்படை வன்பொருள் மற்றும் மென்பொருளில் உள்ள வேறுபாடுகள் காரணமாக நுட்பமான செயல்திறன் மாறுபாடுகள் இருக்கலாம். உதாரணமாக:

• உலாவி இன்ஜின்கள்: வெவ்வேறு உலாவி இன்ஜின்கள் (எ.கா., குரோமின் V8, ஃபயர்பாக்ஸின் SpiderMonkey, சஃபாரியின் JavaScriptCore) WebAssembly அம்சங்களை வெவ்வேறு அளவிலான மேம்படுத்தலுடன் செயல்படுத்தக்கூடும். பல உலாவிகளில் சோதிப்பது பரிந்துரைக்கப்படுகிறது.
• இயக்க முறைமைகள்: இயக்க முறைமை மெமரி மேலாண்மை மற்றும் ஒதுக்கீட்டு உத்திகளைப் பாதிக்கலாம், இது மொத்த மெமரி செயல்பாடுகளின் செயல்திறனை மறைமுகமாகப் பாதிக்கலாம்.
• வன்பொருள் கட்டமைப்புகள்: அடிப்படை வன்பொருள் கட்டமைப்பு (எ.கா., x86, ARM) ஒரு பங்கைக் கொண்டிருக்கலாம். சில கட்டமைப்புகளில் மொத்த மெமரி செயல்பாடுகளை மேலும் துரிதப்படுத்தக்கூடிய சிறப்பு அறிவுறுத்தல்கள் இருக்கலாம்.

WebAssembly மெமரி நிர்வாகத்தின் எதிர்காலம்

WebAssembly தரம் தொடர்ந்து உருவாகி வருகிறது, மெமரி மேலாண்மை திறன்களை மேம்படுத்துவதற்கான முயற்சிகள் நடந்து வருகின்றன. வரவிருக்கும் சில அம்சங்கள் பின்வருமாறு:

• குப்பை சேகரிப்பு (GC): WebAssembly-க்கு குப்பை சேகரிப்பைச் சேர்ப்பது, டெவலப்பர்களை GC-ஐ நம்பியிருக்கும் மொழிகளில் (எ.கா., ஜாவா, C#) குறிப்பிடத்தக்க செயல்திறன் அபராதங்கள் இல்லாமல் குறியீட்டை எழுத அனுமதிக்கும்.
• குறிப்பு வகைகள்: குறிப்பு வகைகள் WASM தொகுதிகளை ஜாவாஸ்கிரிப்ட் பொருட்களை நேரடியாகக் கையாள உதவும், இது WASM மெமரி மற்றும் ஜாவாஸ்கிரிப்டுக்கு இடையில் அடிக்கடி தரவு நகல்கள் தேவைப்படுவதைக் குறைக்கும்.
• திரெட்கள்: பகிரப்பட்ட மெமரி மற்றும் திரெட்கள் WASM தொகுதிகளை பல-கோர் செயலிகளை மேலும் திறம்படப் பயன்படுத்த அனுமதிக்கும், இது இணை செய்யக்கூடிய பணிச்சுமைகளுக்கு குறிப்பிடத்தக்க செயல்திறன் மேம்பாடுகளுக்கு வழிவகுக்கும்.
• மேலும் சக்திவாய்ந்த SIMD: பரந்த வெக்டர் பதிவேடுகள் மற்றும் மேலும் விரிவான SIMD அறிவுறுத்தல் தொகுப்புகள் WASM குறியீட்டில் மேலும் பயனுள்ள SIMD மேம்படுத்தல்களுக்கு வழிவகுக்கும்.

முடிவுரை

WebAssembly மொத்த மெமரி செயல்பாடுகள் வலைப் பயன்பாடுகளில் செயல்திறனை மேம்படுத்துவதற்கான ஒரு சக்திவாய்ந்த கருவியாகும். இந்த செயல்பாடுகள் எவ்வாறு செயல்படுகின்றன என்பதைப் புரிந்துகொண்டு, இந்தக் கட்டுரையில் விவாதிக்கப்பட்ட மேம்படுத்தல் உத்திகளைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம், உங்கள் WASM தொகுதிகளின் வேகம் மற்றும் செயல்திறனை நீங்கள் கணிசமாக மேம்படுத்தலாம். WebAssembly தொடர்ந்து உருவாகி வருவதால், மேலும் மேம்பட்ட மெமரி மேலாண்மை அம்சங்கள் வெளிவரும் என்று நாம் எதிர்பார்க்கலாம், இது அதன் திறன்களை மேலும் மேம்படுத்தி, உயர் செயல்திறன் கொண்ட வலை மேம்பாட்டிற்கான இன்னும் கவர்ச்சிகரமான தளமாக மாற்றும். memory.copy, memory.fill, memory.init, மற்றும் data.drop ஆகியவற்றை உத்தி ரீதியாகப் பயன்படுத்துவதன் மூலம், நீங்கள் WebAssembly-யின் முழுத் திறனையும் திறந்து, உண்மையிலேயே விதிவிலக்கான பயனர் அனுபவத்தை வழங்க முடியும். இந்த கீழ்-நிலை மேம்படுத்தல்களை ஏற்றுக்கொள்வதும் புரிந்துகொள்வதும் உலாவியிலும் அதற்கு அப்பாலும் நேட்டிவ்-க்கு நெருக்கமான செயல்திறனை அடைவதற்கு முக்கியமாகும்.

உங்கள் மேம்படுத்தல்கள் விரும்பிய விளைவைக் கொண்டிருக்கின்றனவா என்பதை உறுதிப்படுத்த உங்கள் குறியீட்டைத் தவறாமல் சுயவிவரப்படுத்தி, அளவீடு செய்ய நினைவில் கொள்ளுங்கள். உங்கள் குறிப்பிட்ட தேவைகளுக்கு சிறந்த தீர்வைக் காண வெவ்வேறு அணுகுமுறைகளுடன் பரிசோதனை செய்து, செயல்திறனில் ஏற்படும் தாக்கத்தை அளவிடவும். கவனமான திட்டமிடல் மற்றும் விவரங்களில் கவனம் செலுத்துவதன் மூலம், வேகம் மற்றும் செயல்திறன் ஆகியவற்றில் நேட்டிவ் குறியீட்டிற்குப் போட்டியாக உண்மையிலேயே உயர் செயல்திறன் கொண்ட வலைப் பயன்பாடுகளை உருவாக்க WebAssembly மொத்த மெமரி செயல்பாடுகளின் சக்தியை நீங்கள் பயன்படுத்தலாம்.