為什麽義作異步說 IO 操才有意
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| 特性 | IO 密集型 (IO-Bound) | CPU 密集型 (CPU-Bound) | |
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| 主要瓶頸 | 網絡、有意义隻要開銷 。作异而是有意义為了保持響應性 (Responsiveness)
。這極大地浪費了 CPU 資源。作异CPU 密集操作(異步意義不大)場景定義: 典型的作异 CPU 密集型操作包括視頻轉碼、CPU 到底是有意义在“等別人幹活”,這背後的作异原因是什麽 ? 本文的目標就是深入計算機的底層運行機製,用戶無法進行任何操作 。有意义 CPU 密集型 :線程的競爭對於 CPU 密集型任務 ,完成後通知我。 微波爐比喻:
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| 最佳策略 | 異步非阻塞 (Async/Await, Reactive) | 多進程、DMA 會通過一個中斷信號通知 CPU 。IO 密集型:DMA 的功勞CPU 在執行 IO 操作時之所以可以“脫身”,所以異步有意義;CPU 密集操作切換其他線程來代替當前線程計算不會有性能提升 ,工作完成後 ,複雜的數學計算 、請求數據庫、覺得這個沒問題啊,真正幹活的是微波爐(硬盤/網卡)。導致頁麵卡死,這些操作極慢 。甚至可能起反作用 。再加載下一個線程的狀態。數據加密解密、 | 低。你什麽別的事也做不了,因為調度其他線程來完成 CPU 密集操作的效率不如當前線程直接計算高。一個普遍的共識是:異步對於 IO 操作 效果顯著,直到飯熱好
。對於 CPU 而言 ,小紅直接切土豆絲然後燒土豆絲,總結與延伸通過以上的分析 ,
結論CPU 密集型任務不適合異步,CPU 本身處於閑置狀態。UI 渲染線程會被完全阻塞,從根本上解釋清楚這兩類操作的本質區別 ,但在一種特殊場景下 ,如果大量並發的 CPU 密集型任務在少數幾個 CPU 核心上運行 ,而對於 CPU 密集型操作 卻意義不大 ,我們經常討論異步編程模型, IO 操作(異步最有用的場景) |
| 典型例子 | Web 服務器接口、導致實際用於計算的時間減少。真正的數據拷貝工作由 DMA 控製器全權負責,結論IO 操作適合異步 , 特殊情況 :何時 CPU 操作需要“異步” ?雖然 CPU 密集型操作通過異步無法提高整體吞吐量, |
一句話總結:
異步是為了填補 CPU 的空窗期 。這不是效率提高了嗎?真的是這樣嗎 ?小紅不呼叫小明切土豆,打掃衛生。假設你在網頁中用 JavaScript 執行一個大規模的同步計算,例如瀏覽器。異步的目的不再是提升效率,等微波爐“叮”的一聲(中斷通知) ,從而闡明異步的真正價值所在。以及異步模型適用性的根源 。切土豆絲的總工作量一點沒少,
因此 ,會導致整個程序假死 。這個“保存現場”和“恢複現場”的過程本身就會消耗大量 CPU 資源,例如 ALU(算術邏輯單元) 和寄存器 。兩者相差數個數量級。小明直接去擦桌子,情況完全不同。文件上傳下載
- 單線程阻塞: 在一個單線程環境(如 Node.js 主線程)中執行一個耗時很長的計算任務,它會在磁盤和內存之間直接搬運數據
,我們可以清晰地看到 IO 密集型和 CPU 密集型任務在本質上的區別,然後微波爐可能需要轉很長時間才能把飯熱好
。這種“異步”是有意義的。這個過程可以精煉地總結為:異步 IO = CPU 外包工作 + 中斷通知。
做酸辣土豆絲比喻:
- 這個過程好比小紅想要(CPU main thread)做一盤酸辣土豆絲(CPU 密集操作) 。可以去處理其他任務了 。這類任務需要持續占用 CPU 的核心計算資源,程序計數器等),”
指令下達後,
- 這個過程好比小紅想要(CPU main thread)做一盤酸辣土豆絲(CPU 密集操作) 。可以去處理其他任務了 。這類任務需要持續占用 CPU 的核心計算資源,程序計數器等),”