为什么go语言gc的时候要暂停整个程序

Python018

为什么go语言gc的时候要暂停整个程序,第1张

可以参考下这个。在stack scan阶段有一小段stw,和mark termination阶段要stw。之前要stw的mark和sweep阶段都是并行的,不需要stw的了。

里面也提到了1.5使用了write barrier的算法会导致吞吐量下降,1.6会根据实际使用情况平衡下延迟和吞吐量。

没有stw也是可以的,但吞吐量会进一步下降,未必是最佳选择。

本文是对 Gopher 2017 中一个非常好的 Talk�: [Understanding Channel](GopherCon 2017: Kavya Joshi - Understanding Channels) 的学习笔记,希望能够通过对 channel 的关键特性的理解,进一步掌握其用法细节以及 Golang 语言设计哲学的管窥蠡测。

channel 是可以让一个 goroutine 发送特定值到另一个 gouroutine 的通信机制。

原生的 channel 是没有缓存的(unbuffered channel),可以用于 goroutine 之间实现同步。

关闭后不能再写入,可以读取直到 channel 中再没有数据,并返回元素类型的零值。

gopl/ch3/netcat3

首先从 channel 是怎么被创建的开始:

在 heap 上分配一个 hchan 类型的对象,并将其初始化,然后返回一个指向这个 hchan 对象的指针。

理解了 channel 的数据结构实现,现在转到 channel 的两个最基本方法: sends 和 receivces ,看一下以上的特性是如何体现在 sends 和 receives 中的:

假设发送方先启动,执行 ch <- task0 :

如此为 channel 带来了 goroutine-safe 的特性。

在这样的模型里, sender goroutine ->channel ->receiver goroutine 之间, hchan 是唯一的共享内存,而这个唯一的共享内存又通过 mutex 来确保 goroutine-safe ,所有在队列中的内容都只是副本。

这便是著名的 golang 并发原则的体现:

发送方 goroutine 会阻塞,暂停,并在收到 receive 后才恢复。

goroutine 是一种 用户态线程 , 由 Go runtime 创建并管理,而不是操作系统,比起操作系统线程来说,goroutine更加轻量。

Go runtime scheduler 负责将 goroutine 调度到操作系统线程上。

runtime scheduler 怎么将 goroutine 调度到操作系统线程上?

当阻塞发生时,一次 goroutine 上下文切换的全过程:

然而,被阻塞的 goroutine 怎么恢复过来?

阻塞发生时,调用 runtime sheduler 执行 gopark 之前,G1 会创建一个 sudog ,并将它存放在 hchan 的 sendq 中。 sudog 中便记录了即将被阻塞的 goroutine G1 ,以及它要发送的数据元素 task4 等等。

接收方 将通过这个 sudog 来恢复 G1

接收方 G2 接收数据, 并发出一个 receivce ,将 G1 置为 runnable :

同样的, 接收方 G2 会被阻塞,G2 会创建 sudoq ,存放在 recvq ,基本过程和发送方阻塞一样。

不同的是,发送方 G1如何恢复接收方 G2,这是一个非常神奇的实现。

理论上可以将 task 入队,然后恢复 G2, 但恢复 G2后,G2会做什么呢?

G2会将队列中的 task 复制出来,放到自己的 memory 中,基于这个思路,G1在这个时候,直接将 task 写到 G2的 stack memory 中!

这是违反常规的操作,理论上 goroutine 之间的 stack 是相互独立的,只有在运行时可以执行这样的操作。

这么做纯粹是出于性能优化的考虑,原来的步骤是:

优化后,相当于减少了 G2 获取锁并且执行 memcopy 的性能消耗。

channel 设计背后的思想可以理解为 simplicity 和 performance 之间权衡抉择,具体如下:

queue with a lock prefered to lock-free implementation:

比起完全 lock-free 的实现,使用锁的队列实现更简单,容易实现