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從進程模型轉換成線程模型的優缺點

數據分析與開發 ? 來源:數據分析與開發 ? 2023-06-25 10:12 ? 次閱讀

面向進程模型是一種數據庫系統的架構模型,核心思想是將不同的數據庫服務分配給不同的進程,每個進程獨立運行,相互之間通過進程間通信(IPC)進行協作。這種模型被廣泛應用于數據庫系統中,例如 PostgreSQL 數據庫系統。 正如上文所說,進程模型使得 PostgreSQL 可以將不同的服務分配給多個進程獨立運行,每個進程負責不同的任務,例如查詢處理、并發控制、鎖管理等。進程模型還可以可以保證系統的穩定性和可靠性。當一個進程出現問題時,不會影響到其他進程的正常運行,從而提高了系統的可用性。 這樣的特點使得 PostgreSQL 可以同時處理大量的并發請求,提高了系統的性能和響應速度;除此之外,PostgreSQL 還可以很容易地進行水平擴展,增加更多的節點以應對更高的負載。不過與此同時,也讓 PostgreSQL 面對著管理和維護成本相對較高、需要較為復雜的進程間通信和協調機制、需要消耗更多的系統資源等缺點。 6 月初,Heikki Linnakangas 發布了將 PostgreSQL 轉為線程模型的提案。 線程模型是一種數據庫系統的架構模型,與面向進程模型類似,它是將不同的數據庫服務分配給不同的線程,每個線程獨立運行,相互之間通過線程間通信進行協作。線程模型在一些輕量級的數據庫系統中得到廣泛應用,例如 SQLite。 線程模型與進程模型的最大區別在于,線程模型中所有的線程共享同一個進程的地址空間,每個線程有自己的堆棧,共享代碼段和數據段。這意味著線程之間可以直接訪問同一份內存,因此線程間通信的成本相對較低,不過這也意味著線程間的數據共享可能會帶來安全性問題。 從進程模型轉換成線程模型的優缺點: 優點

更輕量級:線程模型相對于進程模型更加輕量級,可以更加高效地使用系統資源,尤其是在單機上運行多個實例時,線程模型可以將多個實例運行在同一個進程中,減少了系統調用和進程間通信帶來的開銷。

更高的響應速度:線程模型中線程之間的通信成本相對較低,因此在高并發場景下具有更高的響應速度。

更少的內存占用:線程模型中線程共享同一份地址空間,因此可以避免進程模型中同一份代碼和數據被多個進程重復加載到內存的問題,節省了系統內存占用。

缺點

安全性問題:線程之間共享同一份內存,可能會帶來安全性問題,例如數據競爭和鎖競爭等。

可靠性問題:線程模型中一個線程崩潰可能會影響到整個進程的穩定性和可靠性。

多線程編程難度較大:線程之間的通信需要進行同步和互斥,編寫多線程程序的難度相對較大。

PostgreSQL 開發者、EnterpriseDB 高級數據庫架構師 Andres Freund 指出:

我認為原有流程模型開始產生諸多限制,這個問題在大型設備上體現得尤其明顯。跨進程上下文切換所帶來的開銷,原本就比在同一進程內的不同線程間切換要更高 —— 我估計這種開銷還將持續提升。面對大量連接,整個體系最終一定會因 TLB 未命中而浪費大量時間。這是進程模型無法跨進程共享 TLB 的天然屬性造成的必然結果。

目前這還僅僅只是一項提議,并且由于 PostgreSQL 被廣泛用于生產環境,轉換到線程模型的過程需要非常謹慎。開發團隊需要在不影響現有生產環境的情況下測試新的線程模型,以確保其穩定性和可靠性。即便這個提議通過,這個轉化過程肯定也是無法通過單一版本徹底完成,從網上的各方評價來看,目前大多數人都支持這項提議。

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原文標題:PostgreSQL 正面臨抉擇

文章出處:【微信號:DBDevs,微信公眾號:數據分析與開發】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。

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