Što je GVL i kako konkurentnost radi u Rubyju?

Question

Accepted Answer

**GVL** (Global VM Lock, prije poznat kao GIL) u MRI Rubyju omogućava da samo **jedan thread izvršava Ruby kod istovremeno** — pa threadovi ne pružaju istinsku CPU paralelnost. Ali GVL je **oslobođen tijekom I/O operacija**, pa threadovi *jesu* od pomoći za I/O-vezane zadatke. Za CPU paralelnost, koristiš više procesa. Ovo je slično situaciji s Pythonov GIL.

## GVL: jedan thread izvršava Ruby kod istovremeno

```text
MRI (the standard Ruby) has a GLOBAL VM LOCK:
  → only ONE thread executes Ruby code at any instant (no CPU parallelism from threads)
  → BUT the GVL is RELEASED during blocking I/O (network, file, DB)
So: threads help for I/O-bound work, NOT for CPU-bound work.
```

## Threadovi — dobri za I/O-vezanu konkurentnost

```ruby
# ✅ I/O-bound — threads overlap waiting (GVL released during I/O) → real benefit
threads = urls.map do |url|
  Thread.new { fetch(url) }      # while one waits on the network, others proceed
end
threads.each(&:join)

# ❌ CPU-bound — threads do NOT speed this up (GVL serializes Ruby execution)
threads = data.map { |d| Thread.new { heavy_computation(d) } }  # no speedup
```

Threadovi pomažu za I/O-vezane zadatke (mreža, datoteke, baza podataka) jer je GVL oslobođen tijekom čekanja, omogućavajući ostalim threadovima da se izvršavaju. Oni **ne** ubrzavaju CPU-vezene zadatke (GVL serijalizira Ruby izvršavanje).

## Procesi — za CPU-vezanu paralelnost

```ruby
# ✅ CPU-bound parallelism → use multiple PROCESSES (each has its own GVL)
# fork, or gems like Parallel:
results = Parallel.map(data, in_processes: 4) { |d| heavy_computation(d) }
# → 4 separate processes, true parallelism across cores
```

Za CPU-vezanu paralelnost, koristi **više procesa** (svaki sa svojom GVL/interpretatorom) — `fork`, `parallel` gem, ili pokretanje više radnih procesa (kako Rails serveri poput Pume skaliraju).

## Moderni alati za konkurentnost

```text
✓ Ractors (Ruby 3) — actor-model parallelism that CAN run Ruby in parallel (no shared GVL
  per Ractor) — experimental, true parallelism
✓ Fibers / async gem — lightweight cooperative concurrency for high-I/O workloads
✓ Background jobs (Sidekiq) — offload work to separate worker processes
Note: alternative Ruby implementations (JRuby, TruffleRuby) have NO GVL → true thread parallelism
```

## Zašto je važno

Razumijevanje GVL-a i Ruby konkurentnosti je važno — i često pogrešno shvaćeno — znanje za izgradnju performantnih Ruby aplikacija, kao i Pythonova GIL situacija.

Ključna spoznaja je da MRI Rubyjev **GVL omogućava samo jednom threadu izvršavanje Ruby koda istovremeno**, pa threadovi *ne* pružaju CPU paralelnost — česta točka zabune.

Kritično je što je GVL **oslobođen tijekom I/O**, što znači da ispravan pristup konkurentnosti ovisi o vrsti posla: **threadovi dobro funkcioniraju za I/O-vezene zadatke** (mrežni pozivi, pristup datotekama/bazama — gdje je GVL oslobođen tijekom čekanja, omogućavajući threadovima da se preklapaju), ali **CPU-vezana paralelnost zahtijeva više procesa** (svaki sa svojom GVL, postižući istinsku paralelnost across jezgri — kroz `fork`, `parallel` gem, ili više radnih procesa, što je kako Rails serveri skaliraju).

Pogrešno razumijevanje GVL-a vodi do neučinkovitog konkurentnog koda (npr. korištenje threadova za CPU-teške poslove očekujući ubrzanje).

Znanje o I/O-vs-CPU odluci (threadovi za I/O konkurentnost, procesi za CPU paralelnost), moderni alati (Ractors za eksperimentalnu istinsku paralelnost, Fibers/async za visoko-I/O kooperativnu konkurentnost, procesor pozadinskih poslova poput Sidekiqa), i da alternativne implementacije (JRuby, TruffleRuby) nemaju GVL je važno za pisanje konkurentnog Rubyja koji stvarno performira.

Budući da je konkurentnost česta potreba i GVL fundamentalno oblikuje ispravan pristup, razumijevanje toga — zašto threadovi ne paraleliziraju CPU rad, da pomažu za I/O, i da su procesi potrebni za CPU paralelnost — je važno znanje na razini seniora koje sprječava čest pogrešan pristup i česta je tema intervjua koja odražava razumijevanje Rubyjevog modela konkurentnosti i njegovih GVL ograničenja.