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golang中定時(shí)器cpu使用率高的現(xiàn)象詳析

更新時(shí)間：2018年04月02日 11:26:14 作者：峰云就她了

這篇文章主要給大家介紹了關(guān)于golang中定時(shí)器cpu使用率高的現(xiàn)象的相關(guān)資料，文中通過(guò)示例代碼介紹的非常詳細(xì)，對(duì)大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價(jià)值，需要的朋友們下面隨著小編來(lái)一起學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)吧。

前言:

廢話少說(shuō)，上線一個(gè)用golang寫(xiě)的高頻的任務(wù)派發(fā)系統(tǒng)，上線跑著很穩(wěn)定，但有個(gè)缺點(diǎn)就是當(dāng)沒(méi)有任務(wù)的時(shí)候，cpu的消耗也在幾個(gè)百分點(diǎn)。平均值在3%左右的cpu使用率。你沒(méi)有任務(wù)的時(shí)候，cpu還跑到3%，這個(gè)說(shuō)不過(guò)去呀。通過(guò)查看進(jìn)程pidstat捕獲得知，system系統(tǒng)的cpu消耗也不少。

sys的cpu占用率高一般是由于大量的syscall系統(tǒng)調(diào)用引起的….

下面的截圖是用strace統(tǒng)計(jì)出來(lái)的系統(tǒng)調(diào)用…. 我們發(fā)現(xiàn) futex 和 pselect6 的syscall非常的多…. futex 是鎖的調(diào)用，pselect6可以理解為select的加強(qiáng)版，除了我們不關(guān)心的信號(hào)掩碼外，他是支持納秒級(jí)別的定時(shí)器。

那我們知道，在golang里很多的鎖操作，比如sync.Mutex 已經(jīng)被抽象成標(biāo)志位及waitQueue，加runtime調(diào)度的模式。這也是所有協(xié)程框架會(huì)做的事情，抽象鎖的操作，避免陷入內(nèi)核上下文切換，使用協(xié)程內(nèi)置的調(diào)度器，golang是通過(guò)runtime來(lái)做使這些Goroutine排隊(duì)的喚醒和拿鎖。我們用戶層除了cgo之外，是不容易調(diào)用futex syscall….

有人說(shuō)了，channel是有鎖的，對(duì)的，channel的底層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是有鎖對(duì)象的，但是他的鎖操作正如我上面說(shuō)的那樣，已經(jīng)被抽象成atomic cas了, 不可能這么多futex的。

下面是火焰圖的表現(xiàn).

那我們先放棄futex的追查，先來(lái)排查下 pselect6為毛這么多？整個(gè)系統(tǒng)里看起來(lái)會(huì)用到超時(shí)邏輯的只有select了。為了避免channel讀寫(xiě)長(zhǎng)時(shí)間阻塞，我們通常都會(huì)加一個(gè)定時(shí)器，比如使用 time.After, time.NewTicker, time.NewTimer ….

測(cè)試定時(shí)器與futex及pselect6的關(guān)系

既然確定是定時(shí)器的問(wèn)題，那么我們來(lái)做測(cè)試下各種的組合，把協(xié)程數(shù)和定時(shí)器時(shí)間的精度提高來(lái)看。

下面是 300個(gè)協(xié)程，sleep 100ms 的cpu占用比.

下面是 800個(gè)協(xié)程，sleep 100ms的cpu占用比 .

下面是800個(gè)協(xié)程，sleep加長(zhǎng)到1s 之后的cpu表現(xiàn).

通過(guò)測(cè)試來(lái)看，只要把定時(shí)器的時(shí)間精度放到1秒，cpu占用率還是降低了不少…. 所以說(shuō)，有用 …

那么回到問(wèn)題，前面說(shuō)的 futex 怎么一回事？跟定時(shí)器是否有聯(lián)系？答案是有聯(lián)系的 . 定時(shí)器精度小的時(shí)候，futex鎖操作次數(shù)相對(duì)應(yīng)的變高。反之，定時(shí)器提升到大幾秒，futex邊的更少了…

那么問(wèn)題又來(lái)了，定時(shí)器為什么會(huì)產(chǎn)生鎖？定時(shí)器不外乎就那幾個(gè)方法，小頂堆呀，紅黑樹(shù)呀…. golang使用堆來(lái)構(gòu)建全局定時(shí)器，既然是堆，那么肯定就要有鎖，開(kāi)了幾百個(gè)協(xié)程，如果有N個(gè)P，那么幾百個(gè)協(xié)程會(huì)分派在不同的P上。協(xié)程需要跑在線程上，那么這么多的線程去操作heap堆，自然就會(huì)有更多的鎖沖突，鎖操作了。

先前的cpu占用率高的代碼樣例:

# xiaorui.cc
 var ticker = time.NewTicker(100 * time.Millisecond)
 defer ticker.Stop()
 var counter = 0
 for {
  select {
  case <-serverDone:
   return
  case <-ticker.C:
   counter += 1
  }
 }
}

如何解決上面說(shuō)的問(wèn)題?

要么就不要用定時(shí)器

如果非要使用，可以把時(shí)間精度放大，或者自定義定時(shí)器，比如開(kāi)發(fā)一個(gè)時(shí)間輪，時(shí)間輪的刻度可以配置成一毫秒，這樣可以收斂很多的定時(shí)任務(wù)。時(shí)間輪也是各大公司推薦的方案。

可以參考下面時(shí)間輪的實(shí)現(xiàn)…