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面试题:Go 语言 Goroutine 任务调度策略优化

在一个高并发的 Go 应用场景中,现有任务调度策略导致某些 CPU 核心负载过高,而其他核心闲置。请分析可能的原因,并提出至少两种优化任务调度策略的方法,以实现更均衡的负载,同时说明每种方法在 Go 语言中的实现要点。
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编程语言Go

知识考点

AI 面试

面试题答案

一键面试

可能原因分析

  1. 任务分配不均:任务在调度时,没有合理地将任务均匀分配到各个 CPU 核心上,导致部分核心接收过多任务。
  2. 任务粒度问题:某些任务粒度较大,长时间占用一个核心,使得其他任务无法及时在该核心上执行,而其他核心却处于闲置状态。

优化方法及实现要点

  1. 使用 Go 标准库的调度器优化
    • 实现要点:Go 语言本身的调度器(Goroutine 调度器)已经在一定程度上实现了任务的并发调度。可以通过调整 GOMAXPROCS 参数来控制 Go 程序能够使用的 CPU 核心数。例如,使用 runtime.GOMAXPROCS(runtime.NumCPU()) 语句,该语句会将 Go 程序的最大可使用 CPU 核心数设置为当前机器的 CPU 核心总数,使得调度器能够更有效地将任务分配到各个核心上。
  2. 自定义任务队列与调度算法
    • 实现要点
      • 首先,创建一个任务队列,可以使用 Go 语言的 channel 来实现。例如:taskQueue := make(chan Task, 100),其中 Task 是自定义的任务结构体。
      • 然后,设计一个调度算法,比如轮询调度算法。创建多个 Goroutine 作为工作者(worker),每个工作者从任务队列中按顺序获取任务并执行。示例代码如下:
package main

import (
    "fmt"
)

type Task struct {
    // 定义任务的具体内容
}

func worker(taskQueue chan Task) {
    for task := range taskQueue {
        // 执行任务的逻辑
        fmt.Printf("Worker is processing task\n")
    }
}

func main() {
    taskQueue := make(chan Task, 100)
    numWorkers := runtime.NumCPU()
    for i := 0; i < numWorkers; i++ {
        go worker(taskQueue)
    }
    // 向任务队列中添加任务
    for i := 0; i < 100; i++ {
        taskQueue <- Task{}
    }
    close(taskQueue)
    // 等待所有任务完成等逻辑
}
  1. 任务细分与负载均衡
    • 实现要点
      • 将大粒度任务细分为多个小粒度任务。例如,如果任务是处理一个大文件,可以将文件按块划分,每个块作为一个独立的小任务。
      • 使用负载均衡器来分配这些小任务。可以借助第三方库如 go - loadbalancer 等,或者自己实现一个简单的负载均衡逻辑,比如基于权重的负载均衡。在实现时,需要为每个小任务分配一个权重(例如根据任务的预计执行时间等因素),然后按照权重比例将任务分配到不同的 CPU 核心对应的工作者上。