面试题：Go 协程的调度与资源管理

Go协程调度器原理

M:N调度模型：Go语言的调度器采用M:N调度模型，即多个用户态线程（goroutine）映射到多个内核线程（M）上。它将操作系统线程（M）与goroutine（G）解耦，使得一个M可以运行多个G，提高了并发性能。
G-M-P模型：
- G（goroutine）：代表一个协程，包含了协程的栈、指令指针和其他信息。每个G都有自己独立的栈空间，初始栈大小较小，随着需求动态增长。
- M（machine）：对应一个内核线程，负责执行G。M有自己的本地队列，存放待运行的G。M从P的本地队列或全局队列获取G来执行。
- P（processor）：处理器，它包含一个本地G队列和一些与调度相关的状态。P的数量通常由GOMAXPROCS决定，P在M和G之间起桥梁作用，M只有获取到P才能执行G。
调度流程：
- 创建：当一个新的goroutine被创建时，它被放入P的本地队列。如果本地队列已满，会被放入全局队列。
- 运行：M从P的本地队列获取G并运行。如果本地队列为空，M会尝试从全局队列获取一批G（通常为一半）到本地队列，或者从其他P的本地队列偷取一个G。
- 阻塞：当G发生系统调用等阻塞操作时，M会与P分离，P可以调度其他M来运行本地队列中的其他G。而阻塞的G会被放入等待队列，当阻塞操作完成后，G会被重新放入P的本地队列。

高并发场景下协程饥饿问题分析与解决

分析

排查长时间占用资源的协程：
- 使用pprof：通过在程序中引入pprof包，开启pprof服务。例如，在main函数中添加import _ "net/http/pprof"和go http.ListenAndServe("localhost:6060", nil)。然后使用go tool pprof工具分析CPU和内存使用情况，找出占用资源多的函数，进而定位到相关的goroutine。
- 日志分析：在关键的资源占用代码处添加日志，记录goroutine的ID、进入和离开时间等信息，通过分析日志找出长时间运行的goroutine。
确定饥饿原因：
- 资源竞争：可能是由于多个goroutine竞争同一个资源（如锁），导致部分goroutine长时间等待。可以使用runtime/race检测工具，在编译时加上-race标志，它能检测出数据竞争问题。
- 死循环或复杂计算：某些goroutine可能陷入死循环，或者进行了非常复杂的计算，没有给其他goroutine运行机会。通过上述方法定位到相关代码段后进行分析。

解决

优化资源占用代码：
- 避免死循环：检查并修复陷入死循环的代码，确保在适当的时候退出循环。
- 拆分复杂计算：将复杂计算拆分成多个较小的任务，在计算过程中适当使用runtime.Gosched()，它会暂停当前goroutine，让其他可运行的goroutine有机会执行。例如：

func complexCalculation() {
    for i := 0; i < 1000000; i++ {
        // 复杂计算代码
        if i%1000 == 0 {
            runtime.Gosched()
        }
    }
}

合理使用锁：
- 减小锁粒度：如果存在锁竞争，尽量减小锁保护的代码块范围，让锁的持有时间尽可能短。
- 使用读写锁：如果读操作远多于写操作，可以使用读写锁（sync.RWMutex），读操作可以并发执行，提高效率。
调整调度策略：
- 设置抢占式调度：Go 1.14及以后版本默认启用了协作式抢占调度，在一些情况下，可能需要强制启用更积极的抢占式调度，通过设置环境变量GODEBUG=gctrace=1,preempt=1来观察和测试，让长时间运行的goroutine能被更及时地抢占。
- 优先级调度：可以自己实现一个简单的优先级调度器，为不同的goroutine设置优先级，调度器优先从高优先级队列中获取goroutine执行。例如，通过维护多个不同优先级的队列来实现。

面试题：Go 协程的调度与资源管理

知识考点

面试题答案

Go协程调度器原理

高并发场景下协程饥饿问题分析与解决

分析

解决