Introdução
Python avança para eliminar o GIL e aprimorar a concorrência: Um passo rumo à verdadeira paralelização. O Python, uma linguagem de programação amplamente conhecida por sua simplicidade e facilidade de uso, tem enfrentado um desafio importante chamado Global Interpreter Lock (GIL), que impede a verdadeira paralelização e o uso efetivo de múltiplas threads. No entanto, recentes avanços indicam que a comunidade Python está em busca de soluções para eliminar o GIL e abrir caminho para uma nova era de concorrência. Neste artigo, exploraremos a importância de remover o GIL, as soluções propostas para alcançar esse objetivo e a abordagem gradual para tornar o Python livre do GIL.
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A busca pela eliminação do GIL
O GIL, um mecanismo que permite apenas uma thread executar o bytecode Python de cada vez, foi criado para garantir a segurança das threads no Python. Entretanto, com o avanço dos processadores multi-core, ele se tornou uma barreira significativa para aplicações concorrentes. Diversas tentativas foram feitas no passado para remover o GIL, porém muitas vezes isso resultou em comprometer o desempenho de programas single-threaded. Ciente da necessidade de possibilitar o Python como uma linguagem verdadeiramente multi-core, o Python Steering Council propôs o PEP 703, que visa tornar o GIL opcional no CPython.
Como funcionará o Python sem o GIL
O PEP 703 proposto apresenta diversas técnicas que tornariam a contagem de referência segura para threads, sem prejudicar o desempenho de programas single-threaded:
- Contagem de referência direcionada: Objetos acessados por apenas uma thread seriam tratados de maneira diferente, minimizando o impacto em programas single-threaded.
- Imortalização: Certos objetos, como None, não necessitam ser desalocados, eliminando a necessidade de rastrear suas contagens de referência.
- Alocação de memória segura para threads: Um novo sistema de alocação de memória para objetos CPython possibilitaria um rastreamento mais eficiente e uma alocação segura para threads.
- Contagem de referência adiada: A contagem de referência para objetos específicos pode ser adiada com segurança, economizando tempo e recursos.
- Um coletor de lixo revisado: O coletor de lixo no Python sem GIL passaria por mudanças, incluindo a remoção do sistema de “gerações” para rastrear objetos.
A abordagem gradual para a eliminação do GIL
O caminho rumo a um Python sem GIL ocorrerá em três etapas:
Etapa 1: CPython sem GIL é opcional A primeira etapa envolve a criação de versões experimentais do CPython sem GIL. Isso permite que a comunidade Python experimente essas versões e forneça feedback valioso. Essa fase também possibilita que as distribuições Python ofereçam tanto versões com GIL quanto sem GIL aos usuários, garantindo compatibilidade e uma transição tranquila.
Etapa 2: CPython sem GIL é suportado Na próxima fase, a versão sem GIL se torna uma alternativa oficialmente suportada ao CPython com GIL. Os usuários terão a opção de escolher entre as duas versões, e a versão sem GIL receberá regularmente correções de bugs, atualizações e patches de segurança. Um prazo é estabelecido para tornar a versão sem GIL a padrão, com um período de transição abrangendo várias versões.
Etapa 3: CPython sem GIL se torna o padrão A etapa final marca a remoção de todo o código relacionado ao GIL do CPython, tornando a versão sem GIL como padrão. Embora essa transição deva levar alguns anos, o objetivo final é fornecer aos desenvolvedores Python um ambiente sem GIL que aproveite ao máximo o potencial de seus sistemas multi-core e otimize o desempenho para cargas de trabalho paralelas. Com o apoio da comunidade e um planejamento cuidadoso, o Python sem GIL promete desbloquear novas possibilidades para os desenvolvedores Python no século XXI.
Desafios e apoio da comunidade
Embora os desafios técnicos para remover o GIL sejam significativos, o apoio da comunidade Python é fundamental para uma transição bem-sucedida. As alterações feitas para acomodar versões sem GIL devem ser compatíveis com as versões com GIL, garantindo compatibilidade com versões anteriores e uma experiência fluida para os desenvolvedores. O envolvimento e o feedback da comunidade moldarão o futuro do Python e garantirão uma transição suave.
Conclusão
A decisão de remover o GIL e possibilitar o Python como uma linguagem verdadeiramente multi-core representa um marco importante na evolução da linguagem. O PEP 703 apresenta um plano bem elaborado para alcançar esse objetivo ambicioso, e a abordagem gradual garante uma transição consistente e estável. À medida que o Python avança em direção à verdadeira paralelização e aprimora a concorrência, os desenvolvedores podem esperar aproveitar todo o potencial de seus sistemas multi-core e otimizar o desempenho para cargas de trabalho paralelas. Com o apoio da comunidade e um planejamento cuidadoso, o Python sem GIL promete abrir novas possibilidades para os desenvolvedores Python no século XXI.
