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  • 作家相片Taya Moroz

Erlang 和 Elixir:為綠色未來打造更佳的程式碼

什麼是綠色編程?

全球正在經歷一場綠色革命,各行各業都在尋求更加可持續的實踐方式。軟體開發領域也不例外,因為我們已經意識到了減少環境影響的重要性。畢竟,數據處理已經被評估為美國總排放量的2%以上,因此,我們非常需要"綠色編程"技術。綠色編程旨在透過優化效能來降低資源使用和排放的編程實踐和語言。Erlang 和 Elixir 這兩種語言利用了並發性和並行性的優勢,大幅提升了性能,遠遠超越了大多數常用語言的範疇 - 也就是說,我們可以透過優化程式碼來對抗不斷升級的影響。


硬體的並行處理推動

過去幾十年來,硬體晶片主要透過提高其時鐘速度來實現技術性的飛躍。提升時鐘速度可以讓晶片每秒進行更多的運算。然而,當時鐘速度提升至4 GHz以上時,就會遇到物理限制,因為晶片會因為電力需求過高而過熱。為了繼續提供更快的處理器,晶片設計師們轉向了增加每個晶片上的處理器核心數量,而不是提高單個核心的速度。現代的CPU可以包含數十個核心,每個核心的時鐘速度都比獨立運行的總計算能力要慢。為了讓軟體能夠充分利用這種在多個核心上同時進行的並行處理能力,我們必須掌握並行性和並行性的技巧,但這在許多常用語言中並不常見。


並發性與並行性的理解

並發性可以讓我們在同一時間進行多項任務,而並行性則意味著我們可以在同一時間點使用多個處理單元來進行多項任務。能夠有效地利用所有可用的CPU核心進行並行性和並行性的工作,對於軟體在現代多核硬體上的效能表現至關重要。




使用並發性和並行性的影響

想像一下,一個大型的網路應用程式在一個數據中心的伺服器農場上運行。如果只使用一個核心,它每秒可以處理1,000個請求,並消耗100瓦的電力。如果我們將處理流程分散到伺服器的所有32個核心上,並透過並行的非同步任務,吞吐量可以指數級別地增加到超過32,000請求/秒,同時使用相同的100瓦電力,這得益於並行性。每個請求的能源成本將減少30倍以上,這在大規模應用時將轉化為大幅度的電力使用和碳排放減少。隨著硬體繼續以更多核心的方式發展更高的性能,未考慮並行性和並行性的軟體將使大量的處理能力閒置。對於可持續的計算,允許軟體與多核進步保持步調的技術是至關重要的。


Erlang和Elixir的力量

硬體設計向著增加處理核心數量的方向轉變,而不是加速單個核心,為軟體創建了新的挑戰。傳統的語言,如C,Java,Python和C++,在多核CPU出現之前就已經開發出來,主要是優化為使用單個核心,使其他核心閒置,但仍然消耗能源。為了在現代並行硬體上最大化效能,軟體必須支援真正的並行性,通過將工作分散到所有可用的核心上。


Erlang和Elixir從一開始就以硬體的新多核實際情況為設計理念。他們的輕量級進程模型和對非同步消息傳遞的內建支持,使並行性和並行性變得無縫。應用程式可以透明的擴展,利用所有的CPU資源,通過自動在並行進程之間劃分工作。


還有其他解決方案嗎?

其他的語言可能提供像線程這樣的解決方案,但這些方法容易出現死鎖和賽態條件等問題。需要額外的編碼努力來在大規模下實現可靠性。相比之下,Erlang和Elixir通過他們的虛擬機抽象層抽象出這些複雜性。開發人員可以專注於解決業務問題,而運行時將最佳地協調並行執行。



因此...

Erlang和Elixir自起初便優化現代晶片架構,讓軟體能與硬體進步同步。他們的方法釋放出傳統單核優化語言無法比擬的效能提升。這使他們能獨特地滿足由多核驅動未來的可持續計算需求。


品質代碼。注重碳足跡的文化。

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