译文: Go: Goroutine 的抢占机制

2020-03-11 01:27:46 +08:00
 darluc

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翻译自:Go: Goroutine and Preemption

ℹ︎本文内容基于 Go 1.13 版本。

Go 语言利用内部的调度器管理 goroutine。这个调度器致力于对 goroutine 进行切换,确保它们都能够获得执行时间。不过,调度器有时会抢占这些 goroutine 的运行时间以保证正确的轮换。

调度器和抢占机制

让我们使用一个简单的例子来说明调度器是如何工作的:为了便于阅读,这些例子不会使用原子操作

func main() {
   var total int
   var wg sync.WaitGroup

   for i := 0; i < 10; i++ {
      wg.Add(1)
      go func() {
         for j := 0; j < 1000; j++ {
            total += readNumber()
         }
         wg.Done()
      }()
   }

   wg.Wait()
}

//go:noinline
func readNumber() int {
   return rand.Intn(10)
}

下面是追踪信息( tracing ):

我们可以清楚地观察到调度器控制 goroutine 在处理器上进行轮换,对它们全部给予相应的执行时间。当 goroutine 由于系统调用,channel 阻塞,睡眠,等待互斥量等操作而停止时,Go 会对其进行调度。在上一个例子中,调度器利用了数字生成器中的互斥量,从而给所有 goroutine 执行时间。在追踪信息中也是可以看到的:

不过,如果 goroutine 自身没有任何的停滞,Go 还是需要有办法停止正在运行的 goroutine。这种行为被称作抢占( preemption ),它允许调度器对 goroutine 的执行进行切换。任何执行时间超过 10 毫秒的 goroutine 会被标记为可抢占。而后,抢占行为会发生在函数调用的开始阶段,goroutine 调用栈增加的时候。

让我们来看一个例子,它与上个例子的区别在于去除了数字生成器中的锁:

func main() {
   var total int
   var wg sync.WaitGroup

   for i := gen(0); i < 20; i++ {
      wg.Add(1)
      go func(g gen) {
         for j := 0; j < 1e7; j++ {
            total += g.readNumber()
         }
         wg.Done()
      }(i)
   }

   wg.Wait()
}

var generators [20]*rand.Rand

func init() {
   for i := int64(0); i < 20; i++  {
      generators[i] = rand.New(rand.NewSource(i).(rand.Source64))
   }
}

type gen int
//go:noinline
func (g gen) readNumber() int {
   return generators[int(g)].Intn(10)
}

这里是追踪信息:

而且,goroutine 是在函数调用开始阶段被抢占的:

这个检查过程是由编译器自动加入的;这里有一段上例生成的汇编代码:

通过将指令插入在每个函数执行前,这个 runtime 调用确保栈可以增加。同时使得调度器在必要时可以运行。

绝大多数情况下,goroutine 都会给调度器对它们进行调度的能力。但是,一个没有函数调用的循环却可以阻塞调度。

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4 条回复
hjc4869
2020-03-11 05:00:14 +08:00
本质上还是主动 yield,编译器帮你插指令而已
chevalier
2020-03-11 10:13:39 +08:00
请教一下,那个时序图是怎么搞出来的?
darluc
2020-03-11 11:09:57 +08:00
reus
2020-03-11 13:35:42 +08:00
@hjc4869 文章说的已经过时了,1.14 可以用信号来抢占

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