Como é implementada a multitarefa preemptiva em Ruby…

No Ruby "puro" (MRI, JRuby, TruffleRuby), não existe uma multitarefa preemptiva verdadeira para execução paralela de código num único processo devido ao Global Interpreter Lock (GIL). O GIL permite que apenas um thread execute código Ruby de cada vez.

No entanto, a multitarefa preemptiva em Ruby existe ao nível de entrada/saída. Quando um thread realiza uma operação de entrada/saída bloqueante (por exemplo, ler um arquivo, fazer uma requisição de rede), o GIL é liberado, permitindo que outro thread execute código Ruby. Isto permite alcançar paralelismo para operações de entrada/saída, mas não para tarefas CPU-bound.

Existem implementações alternativas de Ruby (por exemplo, Rubinius) que tentaram implementar uma verdadeira multitarefa sem GIL, mas elas não tiveram tanta difusão quanto o MRI.

Para execução paralela de tarefas CPU-bound em Ruby, geralmente usam-se:

Processos (fork): Cada processo tem seu próprio GIL, permitindo executar código Ruby em paralelo. A troca de dados entre processos requer mecanismos explícitos (IPC).
Bibliotecas externas e extensões em C: Operações implementadas em C podem ser executadas fora do controlo do GIL, garantindo execução paralela.

No Ruby 3.0 foi introduzido o Programador de Fibers, que permite realizar operações de entrada/saída de forma assíncrona usando fibers e chamadas não bloqueantes. Isto melhora o desempenho para tarefas I/O-bound, mas não torna as tarefas CPU-bound verdadeiramente paralelas num único processo.

# Exemplo de uso de threads em MRI para tarefas I/O-bound
require 'net/http'
require 'uri'

urls = %w[http://example.com http://ruby-lang.org]
hilos = urls.map do |url|
  Thread.new do
    uri = URI.parse(url)
    response = Net::HTTP.get_response(uri)
    puts "Baixado #{url} (Status: #{response.code})"
  end
end

hilos.each(&:join)

Portanto, embora o Ruby tenha mecanismos para trabalhar com threads, a verdadeira multitarefa preemptiva para tarefas relacionadas com CPU é geralmente alcançada através do uso de múltiplos processos ou implementações específicas de Ruby sem GIL.

Como é implementada a multitarefa preemptiva em Ruby?