Python 3.13 Hakkında Bilmeniz Gereken Her Şey – JIT ve GIL İyileştirmeleri

(drew.silcock.dev)

14 puan yazan GN⁺ 2024-09-29 | 3 yorum | WhatsApp'ta paylaş

Python 3.13'teki başlıca değişiklikler

CPython v3.13.0'ın 7 Ekim 2024'te yayımlanması planlanıyor
Bu sürüm, Python'ın performansını büyük ölçüde etkileyebilecek iki önemli değişiklik içeriyor
- Global Interpreter Lock (GIL) devre dışı bırakılabilen "free-threaded" sürüm
- Deneysel Just-in-Time (JIT) derleme desteği

Global Interpreter Lock (GIL)

GIL nedir?

Python, 1980'lerin sonlarında Guido Van Rossum tarafından tek iş parçacıklı bir yorumlayıcı dili olarak tasarlandı ve uygulandı
Python, kaynak kodu bytecode'a derler ve ardından yorumlayıcı bunu çalıştırır
Nesnelere tüm iş parçacıklarından güvenli şekilde erişmek için global lock (GIL) kullanır
- Birden fazla iş parçacığının aynı anda bytecode çalıştırmasını engelleyen küresel karşılıklı dışlama kilididir
Paylaşılan bellek kullanımını sınırlar, ancak tek iş parçacıklı performans için olumludur

Python'da neden GIL var?

1990'ların başında programların çoğu tek iş parçacıklıydı ve tek çekirdek performansı hızla artıyordu
Çok iş parçacıklı güvenlik için tek iş parçacıklı performanstan ödün vermek gerekmiyordu
Birden fazla çekirdeği kullanmak için çoklu süreçlerden yararlanılabiliyordu (multiprocessing modülü)

GIL neden şimdi kaldırılıyor?

Python çekirdek geliştiricileri uzun süredir GIL'i kaldırmak istiyordu, ancak tek iş parçacıklı performansın düşeceği endişesi nedeniyle bu gerçekleştirilemedi
Son dönemde çok çekirdekli sistemler yaygınlaştıkça, GIL'in çok iş parçacıklılığa getirdiği kısıtlar sorun haline geldi
Microsoft sponsorluğundaki "Faster CPython" projesi, Python performansının iyileştirilmesine katkı sağladı
Sam Gross, GIL'siz bir uygulama önerdi ve PEP 703 kabul edildi
Kademeli geçiş planı: deneysel seçenek → resmî destek → varsayılan mod
Bu arka plan doğrultusunda GIL'in aşamalı olarak kaldırılması planı onaylandı

Performans nasıl?

Free-threading etkinleştirildiğinde tek iş parçacıklı performans yaklaşık %20 düşüyor
GIL devre dışıyken çok iş parçacıklılık belirgin performans artışı gösteriyor
GIL etkinken çok iş parçacıklılık, tek iş parçacıklılıktan daha yavaş
GIL devre dışıyken çok iş parçacıklılık, çoklu süreç kullanımıyla benzer performans gösteriyor

Free-threading Python nasıl kullanılır?

pyenv ile Python 3.13.0rc2t kurulduğunda free-threading sürümü kullanılabilir
Varsayılan olarak GIL devre dışıdır; çalışma zamanında '-X gil=1' ile GIL yeniden etkinleştirilebilir
GIL free desteklemeyen bir modül import edilirse GIL otomatik olarak etkinleşir

JIT (Just-in-Time) derleyicisi

JIT nedir?

Geleneksel ahead-of-time derlemeden farklı olarak, çalıştırmadan hemen önce machine code üreten bir tekniktir
Python 3.13 öncesinde bytecode, tek tek machine code'a dönüştürülerek çalıştırılıyordu
JIT ile bytecode tek seferde machine code'a dönüştürülebilir ve gerektiğinde güncellenebilir
Python 3.13'te sunulan teknik, önceden tanımlı şablonlarla eşleşen bytecode'u native code'a yamalayan "copy-and-patch" JIT'tir
Daha gelişmiş JIT derleyicileri, sık çalıştırılan "hot" kod bölgelerini optimize edebilir

JIT'in etkisi ne olacak?

Kısa vadede Python kodu yazma veya çalıştırma biçiminde büyük bir değişiklik olmayacak
Ancak zaman içinde performansın kademeli olarak iyileşmesi ve diğer dillerle rekabet edebilmesi bekleniyor

JIT nasıl kullanılır?

Python 3.13'te JIT deneysel durumdadır ve varsayılan olarak etkin değildir
Derleme sırasında 'PYTHON_CONFIGURE_OPTS="--enable-experimental-jit"' seçeneğiyle etkinleştirilebilir
Çalışma zamanında 'PYTHON_JIT=0/1' ile etkinleştirme durumu kontrol edilebilir

Sonuç

Python 3.13, runtime'a ilgi çekici yeni kavramlar ve özellikler getiren büyük bir sürümdür
- GIL'in kaldırılması ve JIT'in eklenmesi önemli değişimlerin habercisidir
Kısa vadede büyük değişimler olmayabilir, ancak uzun vadede Python performansı üzerinde olumlu etkiler yaratacaktır
- Free-threading ve JIT olgunlaştıkça özellikle CPU-bound işlerde performans üzerinde büyük etkisi olması bekleniyor

GN⁺ görüşü

Bu Python 3.13 güncellemesinin Python ekosisteminde büyük değişiklikler yaratması bekleniyor. GIL'in kaldırılmasıyla çok iş parçacıklılığı darboğazlarının hafiflemesi, JIT'in eklenmesiyle de genel çalışma hızının artması bekleniyor.
Ancak bu değişimlerin tamamen kararlı hale gelmesi zaman alacaktır. C extension gibi mevcut paketlerde uyumluluk sorunları ortaya çıkabilir ve çok iş parçacıklı programlamada race condition gibi yeni hatalar görülebilir.
Python'ın yavaş olması uzun süredir bir dezavantaj olarak gösteriliyordu; bu güncellemeyle bu algının iyileşmesi umuluyor. Mevcut üretkenlik ve okunabilirlik avantajlarına hız da eklenirse Python daha da yaygın kullanılan bir dil haline gelebilir.
Buna rağmen, dinamik tipli bir dil olmasının getirdiği temel sınırlamalar hâlâ var. Statik tipli dillerin avantajlarını getirmeye yönelik çabaların da sürmesi gerekiyor. Python'a yakın zamanda eklenen type hinting ve Cython gibi araçlar etkin kullanılırsa bunun bir kısmı çözülebilir.
Özetle Python 3.13'ün ilgi çekici ve olumlu değişiklikler getirmesi bekleniyor. Geliştiricilerin bu değişimleri iyi anlayıp kullanarak daha iyi Python programları yazabilmesi umuluyor

3 yorum

ilotoki0804 2024-09-30

GIL’in kaldırılması ve JIT’in her ikisi de şu an için etkileri sınırlı görünse de, Python’un gidişatını değiştirecek çok önemli gelişmeler. “En yavaş dil” şeklindeki kötü şöhretini geride bırakıp gelecekte daha fazla alanda kullanılacak Python’un geleceği heyecan veriyor.