go语言死循环分析

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最近看了一篇文章,如何定位 golang 进程 hang 死的 bug,里面有这样一段代码:


package main
import (
    "fmt"
    "io"
    "log"
    "net/http"
    "runtime"
    "time"
)
func main() {
    runtime.GOMAXPROCS(runtime.NumCPU())
    go server()
    go printNum()
    var i = 1
    for {
        // will block here, and never go out
        i++
    }
    fmt.Println("for loop end")
    time.Sleep(time.Second * 3600)
}
func printNum() {
    i := 0
    for {
        fmt.Println(i)
        i++
    }
}
func HelloServer(w http.ResponseWriter, req *http.Request) {
    fmt.Println("hello world")
    io.WriteString(w, "hello, world!\n")
}
func server() {
    http.HandleFunc("/", HelloServer)
    err := http.ListenAndServe(":12345", nil)
    if err != nil {
        log.Fatal("ListenAndServe: ", err)
    }
}

运行,会发现打印一会儿数字后停了,我们执行


curl localhost:12345

程序卡死。关于程序挂在哪里借助dlv是很好定位的:


dlv debug hang.go

进去之后运行程序,打印停止进入卡死状态,我们执行ctrl Cdlv会显示断开的地方:


received SIGINT, stopping process (will not forward signal)> main.main() ./hang.go:17 (PC: 0x12dd7c8)
    12: func main() {
    13:         runtime.GOMAXPROCS(runtime.NumCPU())
    14:         go server()
    15:         go printNum()
    16:         var i = 1
=>  17:         for {
    18:                 // will block here, and never go out
    19:                 i++
    20:         }
    21:         fmt.Println("for loop end")
    22:         time.Sleep(time.Second * 3600)
(dlv)

但是我还是不明白,不明白的地方主要是因为:

  • 我又看了两篇文章Goroutine调度实例简要分析也谈goroutine调度器,是同一位作者Tony Bai写的,写得非常好。第二篇文章解释了goroutine的调度和cpu数量的关系(不多加解释,建议大家看看),我的mac是双核四线程(这里不明白的同学自行google cpu 超线程),go版本是1.9,理论上讲可以跑4个goroutine而不用考虑死循环,一个死循环最多把一个cpu打死,上面的代码中只有3个goroutine,而且他们看上去都挂住了。
  • 上面说的理论上讲,不是我主观臆测的,我跑了1第一篇文章中的一个例子:

package main
import (
    "fmt"
    "time"
)
func deadloop() {
    for {
    }
}
func main() {
    go deadloop()
    for {
        time.Sleep(time.Second * 1)
        fmt.Println("I got scheduled!")
    }
}

上面代码有两个goroutine,一个是main goroutine,一个是deadloop goroutine,跑得时候deadloop gouroutine不会对main goroutine造成影响,打印一直在持续,作者的文章解释了原因。

如何定位 golang 进程 hang 死的 bug有这样一段话:

因为在 for 循环中没有函数调用的话,编译器不会插入调度代码,所以这个执行 for 循环的 goroutine 没有办法被调出,而在循环期间碰到 gc,那么就会卡在 gcwaiting 阶段,并且整个进程永远 hang 死在这个循环上。并不再对外响应。

这个其实就是我们的第一段代码卡死的原因,也是我们第二段代码没有卡死的原因,就是在gc上!

我们再看一篇文章,golang的垃圾回收(GC)机制,这篇文章很短,但每句话都很重要:

  1. 设置gcwaiting=1,这个在每一个G任务之前会检查一次这个状态,如是,则会将当前M 休眠;
  2. 如果这个M里面正在运行一个长时间的G任务,咋办呢,难道会等待这个G任务自己切换吗?这样的话可要等10ms啊,不能等!坚决不能等!
    所以会主动发出抢占标记(类似于上一篇),让当前G任务中断,再运行下一个G任务的时候,就会走到第1步

那么如果这时候运行的是没有函数调用的死循环呢,gc也发出了抢占标记,但是如果死循环没有函数调用,就没有地方被标记,无法被抢占,那就只能设置gcwaiting=1,而M没有休眠stop the world卡住了(死锁),gcwaiting一直是1,整个程序都卡住了!

这里其实已经解释了第一份代码的现象,第二份代码为什么没有hang住相信大家也能猜到了:代码里没有触发gc!我们来手动触发一下:


package main
import (
    "fmt"
    "log"
    "net/http"
    _ "net/http/pprof"
    // "runtime"
    "time"
)
func deadloop() {
    for {
    }
}
func main() {
    go func() {
        log.Println(http.ListenAndServe("localhost:6060", nil))
    }()
    go deadloop()
    i := 3
    for {
        time.Sleep(time.Second * 1)
        i--
        fmt.Println("I got scheduled!")
        if i == 0 {
            runtime.GC()
        }
    }
}

会发现打印了3行之后,程序也卡死了,bingo🎉

我们来看看gcwaiting是不是等于1:


$ go build hang2.go
$ GODEBUG="schedtrace=300,scheddetail=1" ./hang2
SCHED 2443ms: gomaxprocs=4 idleprocs=3 threads=7 spinningthreads=0 idlethreads=2 runqueue=0 gcwaiting=0 nmidlelocked=0 stopwait=0 sysmonwait=0
  P0: status=1 schedtick=4 syscalltick=5 m=5 runqsize=0 gfreecnt=1
  P1: status=0 schedtick=14 syscalltick=0 m=-1 runqsize=0 gfreecnt=0
  P2: status=0 schedtick=3 syscalltick=4 m=-1 runqsize=0 gfreecnt=0
......  
SCHED 2751ms: gomaxprocs=4 idleprocs=0 threads=7 spinningthreads=0 idlethreads=2 runqueue=0 gcwaiting=1 nmidlelocked=0 stopwait=1 sysmonwait=0
  P0: status=1 schedtick=4 syscalltick=5 m=5 runqsize=0 gfreecnt=1
  P1: status=3 schedtick=14 syscalltick=0 m=-1 runqsize=0 gfreecnt=0
  P2: status=3 schedtick=3 syscalltick=10 m=-1 runqsize=0 gfreecnt=0
  P3: status=3 schedtick=1 syscalltick=26 m=0 runqsize=0 gfreecnt=0
  M6: p=-1 curg=-1 mallocing=0 throwing=0 preemptoff= locks=0 dying=0 helpgc=0 spinning=false blocked=false lockedg=-1
  M5: p=0 curg=19 mallocing=0 throwing=0 preemptoff= locks=0 dying=0 helpg

代码诚不欺我也!

参考资料

本文来自:Youmai の Blog

感谢作者:Youmai の Blog

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1 回复  |  直到 2017-12-07 18:54:16
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