متعددة المواضيع

عند استخدام tf.Session في خدمة التصنيف (Inference Service)، هل هو آمن للاستخدام في الوقت نفسه بوجود عدة مواضيع (Threads)؟

عند استخدام TensorFlow لتدريب وتصدير نموذج، يمكننا تنفيذ خدمة التصنيف باستخدام هذا النموذج تمامًا كما يفعل tensorflow/serving.

السؤال هو ما إذا كان كائن tf.Session آمنًا في الوقت نفسه بوجود عدة مواضيع أم لا. إذا كانت الإجابة بنعم، فيمكننا تهيئة الكائن بعد بدء التشغيل واستخدام الكائن الفردي لمعالجة الطلبات المتزامنة.

عند استخدام tf.Session في TensorFlow، يجب الانتباه إلى أنه ليس آمنًا تلقائيًا للاستخدام في عدة مواضيع (threads) في نفس الوقت. يعتبر tf.Session كائنًا يتعامل مع حالة معينة من النموذج والبيانات، وإذا تم مشاركته بين عدة مواضيع بشكل غير آمن، فإنه يمكن أن يؤدي إلى مشاكل مثل تعطل البرنامج أو نتائج غير متوقعة.

لتجنب هذه المشاكل، يمكن استخدام نمط تهيئة الكائن الثابت (Singleton Pattern) حيث يتم إنشاء كائن tf.Session مرة واحدة ومشاركته بين جميع المواضيع بدلاً من إنشاء كائن جديد لكل موضوع. يمكن تحقيق ذلك عن طريق إنشاء كائن tf.Session في وقت التهيئة الأولى وتخزينه ككائن ثابت، ثم استخدام هذا الكائن في كل مكان يحتاج إلى tf.Session في التطبيق.

ومع ذلك، يجب أن تكون حذرًا عند استخدام الكائن الثابت في تطبيق متعدد المواضيع، حيث يجب ضمان أن العمليات التي تتم على الكائن متزامنة بشكل صحيح لتجنب مشاكل التنافس (Race Conditions).

عندما نقوم بتعريف حقول في الكلاس كـ “volatile”، فإننا بالفعل نُعلم المترجم (compiler) أن هذه الحقول يجب ألا تُخزن في ذاكرة التخزين المؤقتة (cache) الخاصة بالمعالج (CPU cache)، بل يجب دائمًا الوصول إليها مباشرة من الذاكرة الرئيسية (main memory)، مما يجعلها دائمًا تمثل قيمتها الأخيرة.

لكن السؤال الهام هنا هو: هل نحتاج إلى استخدام “volatile” لكل الحقول في بيئة متعددة المواضيع (multithreaded environment) لضمان الأمان؟ الإجابة هي لا. في الواقع، استخدام “volatile” يكون غير ضروري في العديد من الحالات، خاصة إذا كنت تستخدم مزامنة (synchronization) بطريقة أخرى مثل استخدام الكائنات المقفلة (synchronized blocks) أو المتغيرات الذكية (atomic variables) المُقدمة في مكتبة Java.util.concurrent.

عند استخدام المزامنة بطرق أخرى، يمكنك ضمان تحديث القيم بشكل صحيح دون الحاجة لاستخدام “volatile”. إذا كان لديك متغير يتم تحديثه وقراءته من قبل عدة مواضيع في وقت واحد، فقد تكون الطرق الأخرى للمزامنة هي الخيار الأفضل لضمان سلامة البيانات وتفادي مشاكل التزامن (synchronization issues).

بالتأكيد، إليك مزيدًا من المعلومات حول استخدام “volatile” في Java:

1. القراءة والكتابة الآمنة: عندما تقوم بقراءة قيمة حقل “volatile”، ستحصل دائمًا على القيمة الأخيرة التي تم تخزينها في الذاكرة الرئيسية. وعندما تقوم بكتابة قيمة إلى حقل “volatile”، سيتم تحديث هذه القيمة في الذاكرة الرئيسية مباشرة.

2. عدم الحاجة للاستخدام في كل الحالات: في بعض الحالات، قد لا تكون هناك حاجة لاستخدام “volatile”، خاصة إذا كانت العمليات التي تتم على الحقل محمية بطرق أخرى. على سبيل المثال، عند استخدام الكائنات المقفلة (synchronized blocks)، فإنها تضمن أن أي تعديل على الحقل سيتم بشكل آمن.

3. استخدام “volatile” مع المتغيرات المشتركة: عندما تكون لديك متغيرات تشترك بين عدة مواضيع ويتم تحديثها بشكل متكرر، قد تكون “volatile” مفيدة. مثال على ذلك هو استخدام “volatile” لتتبع حالة متغير تحكم (flag variable) تُستخدم لإيقاف تشغيل موضوع بطريقة آمنة.

4. تكاليف الأداء: يجب أن تكون حذرًا عند استخدام “volatile”، حيث قد تؤدي إلى تكاليف أداء إضافية. بسبب طبيعة عدم تخزين القيم في ذاكرة التخزين المؤقتة، قد تتأثر أداء التطبيق بشكل سلبي إذا تم استخدام “volatile” بشكل غير فعال.

5. تجنب استخدام “volatile” في العمليات المعقدة: قد تكون العمليات التي تتطلب تسلسلًا معقدًا من القراءات والكتابات غير مناسبة للاستخدام مع “volatile”. في مثل هذه الحالات، قد تحتاج إلى استخدام أساليب أخرى للمزامنة والتحكم بالتداخلات (interleavings) بين المواضيع.

6. استخدام “volatile” بشكل حكيم: يجب استخدام “volatile” بحكمة وفقًا لاحتياجات التطبيق الفعلية. قبل استخدامها، قم بتقييم ما إذا كانت هناك طرق أخرى لتحقيق نفس الهدف بطريقة أكثر كفاءة وأمانًا.