რა არის ვორქშოპინგი?

სამუშაოს მოპარვა (work stealing) არის მექანიზმი დატვირთვის ბალანსისთვის მრავალთრაქტულ სისტემებში, სადაც უქმნელი ნაკადი (შრომა) "მპარავს" დავალებებს სხვა, დაკავებულ ნაკადიდან.

ძირითადი მახასიათებლები:

• დეცენტრალიზებული: თითოეული ნაკადი მართავს თავის ადგილობრივ დავალებების რიგს.
• აქტიური: უქმნელი ნაკადი აქტიურად ეძებს სამუშაოს სხვა ნაკადებიდან.
• მაღალი ეფექტურობა: ეფექტურია არათანაბარ დატვირთვაზე.

Golang-ში ეს გამოიყენება სქედულერში (scheduler) goroutine-ების განაწილებისთვის ოპერაციული სისტემის ნაკადებზე (M). როდესაც ერთი M ამთავრებს მიმდინარე სამუშაოს (goroutine-ების პაკეტი P-ზე), ის ეძებს goroutine-ებს სხვა P-ების ადგილობრივ რიგებში.

// ფსევდოკოდი, რომელიც აჩვენებს სამუშაოს მოპარვის კონცეფციას
package main

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

type Task struct {
	id int
}

// სამუშაოების რიგი
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
}

// მცდელობა "მიპაროს" სხვა რიგიდან
func (q *TaskQueue) StealTask() (Task, bool) {
	q.mu.Lock()
	defer q.mu.Unlock()
	if len(q.tasks) < 2 { // არ ვმიპარავთ, თუ ცოტა დავალებებია
		return Task{}, false
	}
	// ვმიპარავთ შუა ან ბოლოს, რათა არ დავრღვათ ადგილობრივი ამოღება
	index := len(q.tasks) / 2
	task := q.tasks[index]
	q.tasks = append(q.tasks[:index], q.tasks[index+1:]...)
	return task, true
}

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

	for {
		// მცდელობა მიიღოს დავალება ადგილობრივ რიგიდან
		task, ok := localQueue.GetLocalTask()
		if ok {
			fmt.Printf("შრომა %d ახორციელებს დავალებას %d ადგილობრივად\n", id, task.id)
			time.Sleep(100 * time.Millisecond) // იმიტაცია
			continue
		}

		// თუ ადგილობრივი რიგი ცარიელია, მცდელობა მიპაროს
		stolen := false
		for _, queue := range otherQueues {
			if queue == localQueue {
				continue // საკუთარი რიგიდან არ ვმიპარავთ
			}
			task, ok := queue.StealTask()
			if ok {
				fmt.Printf("შრომა %d მიპარავს დავალებას %d\n", id, task.id)
				time.Sleep(100 * time.Millisecond) // იმიტაცია
				stolen = true
				break // წარმატებით მიპაროს, გამოვდივართ
			}
		}

		if !stolen {
			// თუ ვერ მიპარავს, შეიძლება დავალებები აღარ იყოს
			// რეალურ სქედულერში უფრო რთული მექანიზმები არსებობს
			// დემონსტრაციისთვის უბრალოდ გამოვდივართ გარკვეული დროის შემდეგ
			fmt.Printf("შრომა %d ელოდება...\n", id)
			time.Sleep(50 * time.Millisecond)
			// რეალურ სცენარში აქ იქნებოდა დასრულების ან პარკირების მექანიზმი
			// return // დემონსტრაციისთვის გამოვდივართ
			break // სიმულაციის გამარტივებისთვის
		}
	}
}

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

	// დავალებების განაწილება არათანაბრად მიპაროსთვის
	for i := 0; i < numTasks; i++ {
		queueIndex := i % 2 // პირველი ორი სამუშაოსთვის მეტი დავალება
		taskQueues[queueIndex].AddTask(Task{id: i})
	}

	var wg sync.WaitGroup
	for i := 0; i < numWorkers; i++ {
		wg.Add(1)
		// ყველა რიგის მითითება, რათა სამუშაოს შეუძლია "მიპაროს"
		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("ყველა დავალება შესრულდა")
}