Stackless Python: Альтернативная реализация языка Python
Stackless Python
Stackless Python: альтернативная реализация Python без C-стека вызовов. Микропотоки, корутины, каналы связи и сериализация задач для эффективной работы.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Альтернативная реализация Python
Alternative Python implementation
Stackless Python, или Stackless, — это интерпретатор языка программирования Python, получивший такое название, поскольку он не зависит от стека вызовов C для организации собственного стека. На практике Stackless Python использует стек C, но он очищается между вызовами функций. Наиболее заметной особенностью Stackless являются микропотоки, позволяющие избежать значительной части накладных расходов, связанных с обычными потоками операционной системы. Помимо возможностей Python, Stackless также добавляет поддержку сопрограмм, каналов связи и сериализации задач.
Stackless Python, or Stackless, is a Python programming language interpreter, so named because it avoids depending on the C call stack for its own stack. In practice, Stackless Python uses the C stack, but the stack is cleared between function calls. The most prominent feature of Stackless is microthreads, which avoid much of the overhead associated with usual operating system threads. In addition to Python features, Stackless also adds support for coroutines, communication channels, and task serialization.
Дизайн
С Stackless Python, работающая программа разделена на микропотоки, которые управляются самим языковым интерпретатором, а не ядром операционной системы — переключение контекста и планирование задач выполняются исключительно в интерпретаторе (такие потоки также рассматриваются как разновидность "зелёных" потоков). Микропотоки управляют выполнением различных подзадач в программе на одном ядре процессора. Таким образом, они являются альтернативой асинхронному программированию, основанному на событиях, и позволяют избежать накладных расходов, связанных с использованием отдельных потоков для программ, работающих на одном ядре (поскольку не требуется переключение между пользовательским и режимом ядра, что может снизить загрузку процессора). Хотя микропотоки упрощают работу с подзадачами на одном ядре, Stackless Python не устраняет глобальную блокировку интерпретатора (GIL) CPython и не использует несколько потоков и/или процессов. Следовательно, он обеспечивает только кооперативную многозадачность на общем процессоре, но не параллелизм (вытесняющее планирование изначально отсутствовало, но теперь реализовано в некоторой форме). Для использования нескольких ядер процессора по-прежнему потребуется создать систему межпроцессного взаимодействия поверх процессов Stackless Python. Из-за значительного количества изменений в исходном коде Stackless Python нельзя установить на существующую установку Python как расширение или библиотеку. Это самостоятельный, полноценный дистрибутив Python. Большинство функций Stackless также были реализованы в PyPy, самодостаточном интерпретаторе Python и JIT-компиляторе.
With Stackless Python, a running program is split into microthreads that are managed by the language interpreter itself, not the operating system kernel—context switching and task scheduling is done purely in the interpreter (these are thus also regarded as a form of green thread). Microthreads manage the execution of different subtasks in a program on the same CPU core. Thus, they are an alternative to event based asynchronous programming and also avoid the overhead of using separate threads for single core programs (because no mode switching between user mode and kernel mode needs to be done, so CPU usage can be reduced). Although microthreads make it easier to deal with running subtasks on a single core, Stackless Python does not remove CPython's Global Interpreter Lock, nor does it use multiple threads and/or processes. So it allows only cooperative multitasking on a shared CPU and not parallelism (preemption was originally not available but is now in some form). To use multiple CPU cores, one would still need to build an interprocess communication system on top of Stackless Python processes. Due to the considerable number of changes in the source, Stackless Python cannot be installed on a preexisting Python installation as an extension or library. It is instead a complete Python distribution in itself. The majority of Stackless's features have also been implemented in PyPy, a self hosting Python interpreter and JIT compiler.
Использование
Хотя Stackless в целом является отдельным дистрибутивом, его функциональность переключения контекста была успешно реализована в виде расширения CPython под названием greenlet. Она используется рядом библиотек (например, gevent) для обеспечения решения, основанного на зелёных потоках, для CPython. Впоследствии Python получил собственное встроенное решение для зелёных потоков: await/async. Stackless широко используется в реализации многопользовательской онлайн-игры Eve Online, а также в почтовой платформе IronPort.
Although the whole Stackless is a separate distribution, its switching functionality has been successfully packaged as a CPython extension called greenlet. It is used by a number of libraries (e. g. gevent) to provide a green threading solution for CPython. Python since has received a native solution for green threads: await/async. Stackless is used extensively in the implementation of the Eve Online massively multiplayer online game as well as in IronPort's mail platform.