M

MLOG

తెలుగు

త్రెడ్ పూల్ నిర్వహణలో వర్క్ స్టీలింగ్ భావనను అన్వేషించండి, దాని ప్రయోజనాలను అర్థం చేసుకోండి మరియు ప్రపంచ సందర్భంలో మెరుగైన అప్లికేషన్ పనితీరు కోసం దాన్ని ఎలా అమలు చేయాలో తెలుసుకోండి.

త్రెడ్ పూల్ నిర్వహణ: అత్యుత్తమ పనితీరు కోసం వర్క్ స్టీలింగ్ పై పట్టు సాధించడం

నిరంతరం అభివృద్ధి చెందుతున్న సాఫ్ట్‌వేర్ డెవలప్‌మెంట్ ప్రపంచంలో, అప్లికేషన్ పనితీరును ఆప్టిమైజ్ చేయడం చాలా ముఖ్యం. అప్లికేషన్‌లు మరింత సంక్లిష్టంగా మారుతున్న కొద్దీ మరియు వినియోగదారుల అంచనాలు పెరుగుతున్న కొద్దీ, వనరులను సమర్థవంతంగా ఉపయోగించాల్సిన అవసరం, ముఖ్యంగా మల్టీ-కోర్ ప్రాసెసర్ వాతావరణంలో, ఎన్నడూ లేనంతగా పెరిగింది. ఈ లక్ష్యాన్ని సాధించడానికి త్రెడ్ పూల్ నిర్వహణ ఒక కీలకమైన టెక్నిక్, మరియు సమర్థవంతమైన త్రెడ్ పూల్ రూపకల్పనలో వర్క్ స్టీలింగ్ అని పిలువబడే ఒక భావన ఉంది. ఈ సమగ్ర గైడ్ వర్క్ స్టీలింగ్ యొక్క సూక్ష్మతలు, దాని ప్రయోజనాలు మరియు దాని ఆచరణాత్మక అమలును అన్వేషిస్తుంది, ప్రపంచవ్యాప్తంగా ఉన్న డెవలపర్‌లకు విలువైన అంతర్దృష్టులను అందిస్తుంది.

త్రెడ్ పూల్స్‌ను అర్థం చేసుకోవడం

వర్క్ స్టీలింగ్‌లోకి వెళ్లే ముందు, త్రెడ్ పూల్స్ యొక్క ప్రాథమిక భావనను గ్రహించడం చాలా అవసరం. త్రెడ్ పూల్ అనేది పనులను అమలు చేయడానికి సిద్ధంగా ఉన్న ముందుగా సృష్టించబడిన, పునర్వినియోగపరచదగిన త్రెడ్‌ల సమాహారం. ప్రతి పని కోసం త్రెడ్‌లను సృష్టించడం మరియు నాశనం చేయడం (ఇది ఖరీదైన ఆపరేషన్) బదులుగా, పనులు పూల్‌కు సమర్పించబడతాయి మరియు అందుబాటులో ఉన్న త్రెడ్‌లకు కేటాయించబడతాయి. ఈ విధానం త్రెడ్ సృష్టి మరియు నాశనానికి సంబంధించిన ఓవర్‌హెడ్‌ను గణనీయంగా తగ్గిస్తుంది, ఇది మెరుగైన పనితీరు మరియు ప్రతిస్పందనకు దారితీస్తుంది. దీన్ని ప్రపంచ సందర్భంలో అందుబాటులో ఉన్న షేర్డ్ రిసోర్స్ లాగా భావించండి.

త్రెడ్ పూల్స్ ఉపయోగించడం వల్ల కలిగే ముఖ్య ప్రయోజనాలు:

వర్క్ స్టీలింగ్ యొక్క మూలం

అందుబాటులో ఉన్న త్రెడ్‌ల మధ్య పనిభారాన్ని డైనమిక్‌గా సమతుల్యం చేయడానికి త్రెడ్ పూల్స్‌లో ఉపయోగించే ఒక శక్తివంతమైన టెక్నిక్ వర్క్ స్టీలింగ్. ముఖ్యంగా, పనిలేకుండా ఉన్న త్రెడ్‌లు బిజీగా ఉన్న త్రెడ్‌లు లేదా ఇతర వర్క్ క్యూల నుండి పనులను చురుకుగా 'దొంగిలిస్తాయి'. ఈ చొరవతో కూడిన విధానం ఏ త్రెడ్ ఎక్కువసేపు పనిలేకుండా ఉండకుండా చూస్తుంది, తద్వారా అందుబాటులో ఉన్న అన్ని ప్రాసెసింగ్ కోర్‌ల వినియోగాన్ని గరిష్టీకరిస్తుంది. నోడ్‌ల పనితీరు లక్షణాలు మారగల గ్లోబల్ డిస్ట్రిబ్యూటెడ్ సిస్టమ్‌లో పనిచేసేటప్పుడు ఇది చాలా ముఖ్యం.

వర్క్ స్టీలింగ్ సాధారణంగా ఎలా పనిచేస్తుందో ఇక్కడ విడమరిచి చెప్పబడింది:

వర్క్ స్టీలింగ్ యొక్క ప్రయోజనాలు

త్రెడ్ పూల్ నిర్వహణలో వర్క్ స్టీలింగ్‌ను ఉపయోగించడం వల్ల కలిగే ప్రయోజనాలు అనేకం మరియు ముఖ్యమైనవి. గ్లోబల్ సాఫ్ట్‌వేర్ డెవలప్‌మెంట్ మరియు డిస్ట్రిబ్యూటెడ్ కంప్యూటింగ్ వంటి దృశ్యాలలో ఈ ప్రయోజనాలు మరింతగా పెరుగుతాయి:

అమలు ఉదాహరణలు

కొన్ని ప్రముఖ ప్రోగ్రామింగ్ భాషలలో ఉదాహరణలను చూద్దాం. ఇవి అందుబాటులో ఉన్న సాధనాలలో కేవలం ఒక చిన్న ఉపసమితిని మాత్రమే సూచిస్తాయి, కానీ ఇవి ఉపయోగించే సాధారణ టెక్నిక్‌లను చూపిస్తాయి. గ్లోబల్ ప్రాజెక్ట్‌లతో వ్యవహరించేటప్పుడు, డెవలపర్‌లు అభివృద్ధి చేయబడుతున్న భాగాలను బట్టి అనేక విభిన్న భాషలను ఉపయోగించాల్సి రావచ్చు.

జావా

జావా యొక్క java.util.concurrent ప్యాకేజీ ForkJoinPoolను అందిస్తుంది, ఇది వర్క్ స్టీలింగ్‌ను ఉపయోగించే ఒక శక్తివంతమైన ఫ్రేమ్‌వర్క్. ఇది ముఖ్యంగా డివైడ్-అండ్-కాంకర్ అల్గారిథమ్‌లకు బాగా సరిపోతుంది. గ్లోబల్ సాఫ్ట్‌వేర్ ప్రాజెక్ట్‌లకు ForkJoinPool సరైనది, ఇక్కడ సమాంతర పనులను గ్లోబల్ వనరుల మధ్య విభజించవచ్చు.

ఉదాహరణ:


import java.util.concurrent.ForkJoinPool;
import java.util.concurrent.RecursiveTask;

public class WorkStealingExample {

    static class SumTask extends RecursiveTask<Long> {
        private final long[] array;
        private final int start;
        private final int end;
        private final int threshold = 1000; // Define a threshold for parallelization

        public SumTask(long[] array, int start, int end) {
            this.array = array;
            this.start = start;
            this.end = end;
        }

        @Override
        protected Long compute() {
            if (end - start <= threshold) {
                // Base case: calculate the sum directly
                long sum = 0;
                for (int i = start; i < end; i++) {
                    sum += array[i];
                }
                return sum;
            } else {
                // Recursive case: divide the work
                int mid = start + (end - start) / 2;
                SumTask leftTask = new SumTask(array, start, mid);
                SumTask rightTask = new SumTask(array, mid, end);

                leftTask.fork(); // Asynchronously execute the left task
                rightTask.fork(); // Asynchronously execute the right task

                return leftTask.join() + rightTask.join(); // Get the results and combine them
            }
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        long[] data = new long[2000000];
        for (int i = 0; i < data.length; i++) {
            data[i] = i + 1;
        }

        ForkJoinPool pool = new ForkJoinPool();
        SumTask task = new SumTask(data, 0, data.length);
        long sum = pool.invoke(task);

        System.out.println("Sum: " + sum);
        pool.shutdown();
    }
}

ఈ జావా కోడ్ సంఖ్యల శ్రేణిని కూడటానికి డివైడ్-అండ్-కాంకర్ విధానాన్ని ప్రదర్శిస్తుంది. ForkJoinPool మరియు RecursiveTask క్లాసులు అంతర్గతంగా వర్క్ స్టీలింగ్‌ను అమలు చేస్తాయి, పనిని అందుబాటులో ఉన్న త్రెడ్‌ల మధ్య సమర్థవంతంగా పంపిణీ చేస్తాయి. గ్లోబల్ సందర్భంలో సమాంతర పనులను అమలు చేసేటప్పుడు పనితీరును ఎలా మెరుగుపరచవచ్చో చెప్పడానికి ఇది ఒక ఖచ్చితమైన ఉదాహరణ.

సి++

సి++ లో వర్క్ స్టీలింగ్‌ను అమలు చేయడానికి ఇంటెల్ యొక్క త్రెడింగ్ బిల్డింగ్ బ్లాక్స్ (TBB) వంటి శక్తివంతమైన లైబ్రరీలు మరియు త్రెడ్‌లు, ఫ్యూచర్‌ల కోసం స్టాండర్డ్ లైబ్రరీ మద్దతు ఉంది.

TBB ఉపయోగించి ఉదాహరణ (TBB లైబ్రరీ ఇన్‌స్టాలేషన్ అవసరం):


#include <iostream>
#include <tbb/parallel_reduce>
#include <vector>

using namespace std;
using namespace tbb;

int main() {
    vector<int> data(1000000);
    for (size_t i = 0; i < data.size(); ++i) {
        data[i] = i + 1;
    }

    int sum = parallel_reduce(data.begin(), data.end(), 0, [](int sum, int value) {
        return sum + value;
    },
    [](int left, int right) {
        return left + right;
    });

    cout << "Sum: " << sum << endl;

    return 0;
}

ఈ సి++ ఉదాహరణలో, TBB అందించిన parallel_reduce ఫంక్షన్ స్వయంచాలకంగా వర్క్ స్టీలింగ్‌ను నిర్వహిస్తుంది. ఇది సమాంతర ప్రాసెసింగ్ మరియు వర్క్ స్టీలింగ్ ప్రయోజనాలను ఉపయోగించి, కూడిక ప్రక్రియను అందుబాటులో ఉన్న త్రెడ్‌ల మధ్య సమర్థవంతంగా విభజిస్తుంది.

పైథాన్

పైథాన్ యొక్క అంతర్నిర్మిత concurrent.futures మాడ్యూల్ త్రెడ్ పూల్స్ మరియు ప్రాసెస్ పూల్స్ నిర్వహణకు ఉన్నత-స్థాయి ఇంటర్‌ఫేస్‌ను అందిస్తుంది, అయినప్పటికీ ఇది జావా యొక్క ForkJoinPool లేదా సి++ లోని TBB వలె నేరుగా వర్క్ స్టీలింగ్‌ను అమలు చేయదు. అయితే, ray మరియు dask వంటి లైబ్రరీలు నిర్దిష్ట పనుల కోసం డిస్ట్రిబ్యూటెడ్ కంప్యూటింగ్ మరియు వర్క్ స్టీలింగ్‌కు మరింత అధునాతన మద్దతును అందిస్తాయి.

సూత్రాన్ని ప్రదర్శించే ఉదాహరణ (ప్రత్యక్ష వర్క్ స్టీలింగ్ లేకుండా, కానీ ThreadPoolExecutor ఉపయోగించి సమాంతర టాస్క్ ఎగ్జిక్యూషన్‌ను వివరిస్తుంది):


import concurrent.futures
import time

def worker(n):
    time.sleep(1)  # Simulate work
    return n * n

if __name__ == '__main__':
    with concurrent.futures.ThreadPoolExecutor(max_workers=4) as executor:
        numbers = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]
        results = executor.map(worker, numbers)
        for number, result in zip(numbers, results):
            print(f'Number: {number}, Square: {result}')

ఈ పైథాన్ ఉదాహరణ పనులను ఏకకాలంలో అమలు చేయడానికి త్రెడ్ పూల్‌ను ఎలా ఉపయోగించాలో చూపిస్తుంది. ఇది జావా లేదా TBB వలె వర్క్ స్టీలింగ్‌ను అమలు చేయనప్పటికీ, పనులను సమాంతరంగా అమలు చేయడానికి బహుళ త్రెడ్‌లను ఎలా ఉపయోగించుకోవాలో చూపిస్తుంది, ఇది వర్క్ స్టీలింగ్ ఆప్టిమైజ్ చేయడానికి ప్రయత్నించే ప్రధాన సూత్రం. పైథాన్ మరియు ఇతర భాషలలో గ్లోబల్‌గా పంపిణీ చేయబడిన వనరుల కోసం అప్లికేషన్‌లను అభివృద్ధి చేసేటప్పుడు ఈ భావన కీలకం.

వర్క్ స్టీలింగ్ అమలు: ముఖ్యమైన పరిగణనలు

వర్క్ స్టీలింగ్ భావన చాలా సరళంగా ఉన్నప్పటికీ, దానిని సమర్థవంతంగా అమలు చేయడానికి అనేక అంశాలను జాగ్రత్తగా పరిగణించాలి:

ప్రపంచ సందర్భంలో వర్క్ స్టీలింగ్

గ్లోబల్ సాఫ్ట్‌వేర్ డెవలప్‌మెంట్ మరియు డిస్ట్రిబ్యూటెడ్ సిస్టమ్స్ యొక్క సవాళ్లను పరిగణనలోకి తీసుకున్నప్పుడు వర్క్ స్టీలింగ్ యొక్క ప్రయోజనాలు ప్రత్యేకంగా ఆకర్షణీయంగా మారతాయి:

వర్క్ స్టీలింగ్ నుండి ప్రయోజనం పొందే గ్లోబల్ అప్లికేషన్‌ల ఉదాహరణలు:

ప్రభావవంతమైన వర్క్ స్టీలింగ్ కోసం ఉత్తమ పద్ధతులు

వర్క్ స్టీలింగ్ యొక్క పూర్తి సామర్థ్యాన్ని ఉపయోగించుకోవడానికి, క్రింది ఉత్తమ పద్ధతులను పాటించండి:

ముగింపు

త్రెడ్ పూల్ నిర్వహణను ఆప్టిమైజ్ చేయడానికి మరియు అప్లికేషన్ పనితీరును గరిష్టీకరించడానికి వర్క్ స్టీలింగ్ ఒక ముఖ్యమైన టెక్నిక్, ముఖ్యంగా ప్రపంచ సందర్భంలో. అందుబాటులో ఉన్న త్రెడ్‌ల మధ్య పనిభారాన్ని తెలివిగా సమతుల్యం చేయడం ద్వారా, వర్క్ స్టీలింగ్ త్రూపుట్‌ను పెంచుతుంది, లేటెన్సీని తగ్గిస్తుంది మరియు స్కేలబిలిటీని సులభతరం చేస్తుంది. సాఫ్ట్‌వేర్ డెవలప్‌మెంట్ కాంకరెన్సీ మరియు ప్యారలలిజంను స్వీకరించడం కొనసాగిస్తున్నందున, ప్రతిస్పందించే, సమర్థవంతమైన మరియు పటిష్టమైన అప్లికేషన్‌లను రూపొందించడానికి వర్క్ స్టీలింగ్‌ను అర్థం చేసుకోవడం మరియు అమలు చేయడం చాలా కీలకం అవుతుంది. ఈ గైడ్‌లో వివరించిన ఉత్తమ పద్ధతులను అమలు చేయడం ద్వారా, డెవలపర్లు గ్లోబల్ యూజర్ బేస్ యొక్క డిమాండ్లను నిర్వహించగల అధిక-పనితీరు గల మరియు స్కేలబుల్ సాఫ్ట్‌వేర్ సొల్యూషన్లను సృష్టించడానికి వర్క్ స్టీలింగ్ యొక్క పూర్తి శక్తిని ఉపయోగించుకోవచ్చు. మనం పెరుగుతున్న కనెక్ట్ చేయబడిన ప్రపంచంలోకి వెళుతున్నప్పుడు, ప్రపంచవ్యాప్తంగా ఉన్న వినియోగదారుల కోసం నిజంగా పనితీరు గల సాఫ్ట్‌వేర్‌ను సృష్టించాలని చూస్తున్న వారికి ఈ టెక్నిక్‌లపై పట్టు సాధించడం చాలా ముఖ్యం.