【Golang详解】调度机制 抢占式调度

2021/9/13 23:08:17

本文主要是介绍【Golang详解】调度机制 抢占式调度,对大家解决编程问题具有一定的参考价值,需要的程序猿们随着小编来一起学习吧!

Golang抢占式调度

在1.2版本之前,go的调度器仍然不支持抢占式调度,程序只能依靠Goroutine主动让出CPU资源才能触发调度,这会引发一些问题,比如:

  • 某些 Goroutine 可以长时间占用线程,造成其它 Goroutine 的饥饿
  • 垃圾回收器是需要stop the world的。如果垃圾回收器想要运行了,那么它必须先通知其它的goroutine合作停下来,这会造成较长时间的等待时间。

之后go team意识到这个问题,首先推出了基于协作的抢占式调度



基于协作的抢占式调度

Go团队为 Goroutine 引入 stackguard0 字段,当该字段被设置成 StackPreempt 意味着当前 Goroutine 发出了抢占请求;同时在 runtime.newstack:1e112cd 中增加抢占的代码,当 stackguard0 等于 StackPreempt 时触发调度器抢占让出线程;

1.13版本 go依赖调用函数栈增长检测代码的方式

gorogoutine创建之初,栈的大小是固定的,为了防止栈溢出,编译器会在有明显栈消耗的函数头部插入一些检测代码,通过stackguard0值来决定是否触发runtime.morestack函数。将stackguard0设置为StackPreempt 作用是进入函数时必定触发runtime.morestack,然后在调用runtime.newstack

所以基于协作的抢占式调度的工作机制就是:

  • 编译器会在调用函数前插入 runtime.morestack,可能会调用runtime.newstack进行抢占
  • Go 语言运行时会在垃圾回收暂停程序、系统监控发现 Goroutine 运行超过 10ms 时发出抢占请求 StackPreempt
  • 当发生函数调用时,可能会执行编译器插入的 runtime.morestack,它调用的 runtime.newstack会检查 Goroutine 的 stackguard0 字段是否为 StackPreempt
  • 如果 stackguard0StackPreempt,就会触发抢占让出当前线程;

但是这种调度并不完备,比如一个goroutine运行了很久,但是它并没有调用另一个函数,则它不会被抢占。例如

请添加图片描述

这段代码在这种调度方式下会阻塞,是因为空的for循环没有调用函数

在Go的1.14版本中实现了非协作的抢占式调度



基于信号的抢占式调度

在之前的依赖栈增长检测代码的方式,遇到没有函数调用的情况下就会出现问题,在Go1.14这一问题得到解决。

在Linux中这种真正的抢占式调度是基于信号完成的,所以也称为“异步抢占”

“异步抢占”工作机制:

  • M 注册一个 SIGURG 信号的处理函数:sighandler。

  • sysmon 线程检测到执行时间过长的 goroutine、GC stw 时,会向相应的 M(或者说线程,每个线程对应一个 M)发送 SIGURG 信号。

  • 收到信号后,内核执行 sighandler 函数,通过 pushCall 插入 asyncPreempt 函数调用。

  • 回到当前 goroutine 执行 asyncPreempt 函数,通过 mcall 切到 g0 栈执行 gopreempt_m。

  • 将当前 goroutine 插入到全局可运行队列,M 则继续寻找其他 goroutine 来运行。

  • 被抢占的 goroutine 再次调度过来执行时,会继续原来的执行流。



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