是否使用共享内存或分布式计算

Question

Go的口号是"不要通过共享内存进行通信;而是通过通信共享内存".我想知道Go是使用共享内存还是分布式计算方法.例如,对于MPI来说,它是明确分布式的,OpenMP显然是共享内存; 但我不确定Go,这是独一无二的.

我见过很多帖子,比如共享内存与Go频道的通信,有效的Go文档等,但无法澄清.提前致谢.

Answer 1

Go不会阻止你在goroutines/threads之间共享内存.它们通信的意思是,您通过一个通道发送一大块数据或指向该块的指针.这有效地将数据的"所有权"转移到频道的目标读者.请注意,这种所有权转移不是由语言或运行时强制执行的,而是按照惯例.

如果您愿意,您仍然可以完全从两个goroutine写入相同的内存.换句话说:Go并不会阻止你在脚下射击自己,它只是提供语言语义,使这些错误更容易被发现.

如果将值传递到通道中,则程序员必须假定该值不再是他在同一个goroutine中写入的值.

func F(c chan *T) {
    // Create/load some data.
    data := getSomeData()

    // Send data into the channel.
    c <- data

    // 'data' should now be considered out-of-bounds for the remainder of
    // this function. This is purely by convention, and is not enforced
    // anywhere. For example, the following is still valid Go code, but will
    // lead to problems.
    data.Field = 123
}

Answer 2

这个问题假设共享内存和分布式计算是对立的。这有点像问：RAM 和 LAN 是对立的吗？区分 CPU/内存节点内的共享内存并发和 CPU/内存节点之间的共享内存并发会更清楚。

这是并行处理研究大局的一部分。已经有许多研究项目，包括：

• 开发具有多个 CPU 共享单个内存的非冯诺依曼计算机，并通过某种形式的交换结构（通常是 Clos 网络）加入。OpenMP 非常适合这些。

• 开发由一组 CPU 组成的并行计算机，每个 CPU 都有自己独立的内存，并且节点之间有一些通信结构。这通常是 MPI 等的所在地。

第一个案例专门针对高性能计算兄弟会。我们大多数人都熟悉后一种情况。在这种情况下，现在通常只是通过以太网进行通信，但是已经（成功地）为某些细分市场开发了各种更快的低延迟替代方案（例如IEEE1355 SpaceWire，它来自 Transputer 串行链路）。

多年来，主流观点认为只有共享内存才能实现高效的并行性，因为通过传递消息进行通信的成本被（天真地）认为是过高的。对于共享内存并发，困难在于软件：因为一切都是相互依赖的，随着系统变得越来越大，设计并发变得越来越难。需要硬核专业知识。

对于我们其他人来说，Go 遵循 Erlang、Limbo 和 Occam，将消息传递作为编排要完成的工作的手段。这源于通信顺序过程的代数，它为创建任何规模的并行系统提供了基础。CSP 设计是可组合的：每个子系统本身都可以是更大系统的一个组件，没有理论限制。

你的问题提到了OpenMP（共享内存）和MPI（分布式内存消息传递），可以一起使用。Go 可以被认为大致相当于 MPI，因为它促进了消息传递。然而，它也允许锁和共享内存。Go 不同于 MPI 和 OpenMP，因为它没有明确关注多处理器系统。要进入使用 Go 进行并行处理的世界，需要一个网络消息传递框架，例如OpenCL，有人正在为此开发 Go API。