Mis on workshopping?

Töö varastamine (work stealing) on mehhanism koormuse tasakaalustamiseks mitme-kiudses süsteemis, kus mitteaktiivne kiud (tööline) "varastab" ülesandeid teise, hõivatud kiu järjekorrast.

Peamised omadused:

• Dekentraliseeritud: Iga kiud haldab oma kohaliku ülesannete järjekorda.
• Aktiivne: Mitteaktiivne kiud otsib aktiivselt tööd teistelt.
• Kõrge jõudlus: Efektiivne ebaühtlase koormuse korral.

Golangis kasutatakse seda ajastajas (scheduler) goroutine'ide jaotamiseks operatsioonisüsteemi kiudude (M) vahel. Kui üks M lõpetab oma praeguse töö (goroutine'ide kogum P), siis ta otsib goroutine'e teiste P-de kohalike järjekordade kaudu.

// Pseudo-kood, mis demonstreerib töö varastamise kontseptsiooni
package main

import "fmt"
import "sync"
import "time"

type Task struct {
	id int
}

// Tööde järjekord
type TaskQueue struct {
	tasks []Task
	mu    sync.Mutex
}

func (q *TaskQueue) AddTask(task Task) {
	q.mu.Lock()
	defer q.mu.Unlock()
	q.tasks = append(q.tasks, task)
}

func (q *TaskQueue) GetLocalTask() (Task, bool) {
	q.mu.Lock()
	defer q.mu.Unlock()
	if len(q.tasks) == 0 {
		return Task{}, false
	}
	task := q.tasks[0]
	q.tasks = q.tasks[1:]
	return task, true
}

// Katse "varastada" ülesanne teise järjekorrast
func (q *TaskQueue) StealTask() (Task, bool) {
	q.mu.Lock()
	defer q.mu.Unlock()
	if len(q.tasks) < 2 { // Ei varasta, kui vähe ülesandeid
		return Task{}, false
	}
	// Varastame keskmisest või lõpust, et vältida konflikte kohaliku eemaldamisega
	index := len(q.tasks) / 2
	task := q.tasks[index]
	q.tasks = append(q.tasks[:index], q.tasks[index+1:]...)
	return task, true
}

// Töötava kiu funktsioon
func worker(id int, localQueue *TaskQueue, otherQueues []*TaskQueue, wg *sync.WaitGroup) {
	defer wg.Done()

	for {
		// Püüdke võtta ülesanne kohalikust järjekorrast
		task, ok := localQueue.GetLocalTask()
		if ok {
			fmt.Printf("Tööline %d täidab ülesannet %d kohapeal\n", id, task.id)
			time.Sleep(100 * time.Millisecond) // Imiteerimine
			continue
		}

		// Kui kohalik järjekord on tühi, proovime varastada
		stolen := false
		for _, queue := range otherQueues {
			if queue == localQueue {
				continue // Ei varasta iseendast
			}
			task, ok := queue.StealTask()
			if ok {
				fmt.Printf("Tööline %d varastas ülesande %d\n", id, task.id)
				time.Sleep(100 * time.Millisecond) // Imiteerimine
				stolen = true
				break // Edukas varastamine, väljumine
			}
		}

		if !stolen {
			// Kui ei õnnestunud varastada, võib olla ülesandeid enam pole
			// Reaalses ajastajas on keerukamad mehhanismid
			// Demonstratsiooniks lihtsalt väljumine pärast teatud ootamist
			fmt.Printf("Tööline %d ootab...\n", id)
			time.Sleep(50 * time.Millisecond)
			// Reaalses stsenaariumis oleks siin lõpetamise või pargimise mehhanism
			// return // Demonstratsiooniks lubame väljuda
			break // Lihtsustamise eesmärgil
		}
	}
}

func main() {
	numWorkers := 4
	numTasks := 20
	taskQueues := make([]*TaskQueue, numWorkers)
	for i := range taskQueues {
		taskQueues[i] = &TaskQueue{}
	}

	// Jaotame ülesanded ebaühtlaselt, et demonstreerida töö varastamist
	for i := 0; i < numTasks; i++ {
		queueIndex := i % 2 // Esimesed kaks töötajat saavad rohkem ülesandeid
		taskQueues[queueIndex].AddTask(Task{id: i})
	}

	var wg sync.WaitGroup
	for i := 0; i < numWorkers; i++ {
		wg.Add(1)
		// Anname viited kõigile järjekordadele, et töötaja saaks "varastada"
		otherQueues := make([]*TaskQueue, 0, numWorkers-1)
		for j := range taskQueues {
			if i != j {
				otherQueues = append(otherQueues, taskQueues[j])
			}
		}
		go worker(i, taskQueues[i], otherQueues, &wg)
	}

	wg.Wait()
	fmt.Println("Kõik ülesanded on täidetud")
}