深入 ‘Work-Stealing’ 调度算法:当一个 CPU 核心空闲时,它是如何去别的核心那里‘偷任务’的?

各位编程领域的同仁们,大家好! 今天,我们聚焦一个在高性能并行计算领域至关重要的调度策略——工作窃取(Work-Stealing)。随着多核处理器的普及和并行编程模型的发展,如何高效地利用所有核心,确保负载均衡,最大化系统吞吐量,成为了我们面临的核心挑战。其中,工作窃取算法以其独特的魅力和卓越的性能,在众多调度算法中脱颖而出,成为了现代并发框架的基石。 我们将深入探讨工作窃取算法的核心机制:当一个CPU核心发现自己无事可做时,它是如何聪明地从其他“忙碌”的核心那里“偷取”任务,从而实现动态的负载均衡。这不仅仅是一个理论概念,更是工程实践中解决复杂并行问题的强大工具。 1. 并行世界中的负载均衡困境 在深入工作窃取之前,我们首先要理解它所要解决的问题。想象一个多核处理器系统,有N个核心并行执行任务。理想情况下,我们希望每个核心都能持续工作,直到所有任务完成。然而,现实往往复杂得多: 任务粒度不均: 某些任务可能耗时很长,而另一些则瞬间完成。 动态任务生成: 许多并行算法,例如分治法、图遍历等,在运行时会动态地生成新的子任务,任务的数量和结构是不可预测的。 数据依赖和同步开销: 任务之间可 …

什么是 ‘Work Loop’ 的递归限制?解析 React 如何防御组件树中的死循环引用

深入理解 React Work Loop 的递归限制与防御机制:从栈到 Fiber 的演进 各位开发者,欢迎来到今天的讲座。我们将深入探讨 React 框架的核心机制之一——Work Loop,以及它如何处理组件树的更新,特别是其递归限制,以及 React 团队为了防御组件树中可能出现的死循环引用所采取的精妙策略。这是一个既考验我们对 JavaScript 运行时理解,又要求我们掌握 React 内部工作原理的复杂话题。 在软件开发中,递归是一种强大的抽象工具,它允许函数通过调用自身来解决问题。在处理树形结构(例如 DOM 树或 React 组件树)时,递归遍历是自然而直观的选择。然而,递归并非没有代价,尤其是在 JavaScript 这种单线程、基于调用栈的运行时环境中。 1. 早期 React 的挑战:递归与调用栈的瓶颈 在 React Fiber 架构诞生之前,React 的协调(Reconciliation)过程是完全同步且递归执行的。每当状态或属性发生变化时,React 会从根组件开始,深度优先地遍历整个组件树,比较新旧虚拟 DOM 节点,并计算出需要进行的 DOM 更新。 …

手写实现一个具备‘工作窃取’(Work Stealing)算法的分布式异步任务队列

技术讲座:工作窃取算法在分布式异步任务队列中的应用 引言 随着互联网技术的飞速发展,分布式系统在各个领域得到了广泛应用。在分布式系统中,异步任务队列是处理高并发任务的重要组件。为了提高任务处理效率,减少等待时间,工作窃取(Work Stealing)算法应运而生。本文将深入探讨工作窃取算法在分布式异步任务队列中的应用,并提供相应的工程级代码示例。 一、工作窃取算法概述 工作窃取算法是一种用于负载均衡的并发算法,其主要思想是:一个线程(工作线程)从自己的任务队列中取出任务执行,当自己的任务队列为空时,可以从其他线程的任务队列中“窃取”任务来执行。这种算法可以有效地避免线程空闲,提高系统整体的吞吐量。 二、工作窃取算法的核心原理 任务队列:每个线程都有自己的任务队列,用于存储待执行的任务。 任务窃取:当一个线程的任务队列为空时,它会从其他线程的任务队列中窃取任务。 锁机制:为了防止多个线程同时窃取同一任务,需要使用锁机制来保证线程安全。 三、工作窃取算法的实现 3.1 语言选择 为了便于展示,本文将使用 Python 语言实现工作窃取算法。 3.2 代码示例 以下是一个基于 Python …

ForkJoinPool的工作窃取(Work Stealing):平衡线程池负载的算法细节

ForkJoinPool 的工作窃取:平衡线程池负载的算法细节 大家好,今天我们来深入探讨 ForkJoinPool 中至关重要的工作窃取(Work Stealing)算法。ForkJoinPool 是 Java 并发包 (java.util.concurrent) 中用于执行分治任务的线程池,其高效性很大程度上依赖于工作窃取机制,它能够在多线程环境下有效地平衡任务负载,最大限度地利用 CPU 资源。 1. ForkJoinPool 的基本架构 在深入工作窃取之前,我们先简单回顾一下 ForkJoinPool 的基本架构。 ForkJoinPool: 整个线程池,负责管理 Worker 线程。 ForkJoinWorkerThread: 实际执行任务的线程。每个线程都有自己的双端队列 (Deque)。 ForkJoinTask: 代表一个可以被 ForkJoinPool 执行的任务。 Deque (双端队列): 每个 Worker 线程维护一个双端队列,用于存储待执行的 ForkJoinTask。 工作窃取队列(Work-Stealing Queue): 实际上就是上面说的双端队列,每 …

JS `Proof of Work` (工作量证明) 在前端反爬虫中的应用

各位前端的爬虫爱好者们,大家好!今天咱们来聊聊一个听起来高大上,用起来贼有意思的反爬虫技术:前端 Proof of Work (工作量证明)。 别害怕,虽然名字里带了“证明”和“工作量”,但它其实并没有想象中那么复杂。咱们用大白话来说,就是让爬虫在访问你的网站之前,先做一道简单的计算题,算对了才能进来。 一、为什么要在前端搞 PoW? 传统的反爬虫手段,比如验证码、IP限制、User-Agent检测,现在都被爬虫工程师们研究透了,破解起来轻轻松松。而 PoW 增加了一层计算成本,虽然对于正常用户来说几乎没有感知,但对于大规模爬虫来说,积少成多,也是一笔不小的开销。 想想看,如果你的网站每天要被爬虫访问100万次,每次爬虫都要花1秒钟计算才能访问,那一天下来,爬虫的CPU就要累死多少个核心啊! 二、PoW 的基本原理:哈希碰撞 PoW 的核心思想是:找到一个字符串(nonce),将其与已知的字符串(challenge)拼接起来,然后对拼接后的字符串进行哈希运算,如果哈希值满足一定的条件(比如,以若干个0开头),那么这个 nonce 就是有效的。 这个“一定的条件”越苛刻(比如,需要更多个 …