Go的核心goroutine sysmon
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2020-09-17 01:34
原文作者Vincent Blanchon, 译者fliter 地址Go: sysmon, Runtime Monitoring
插图来自A Journey With Go,由 Renee French方面提供
本篇文章基于Go 1.14
Go 的标准库提供了一种监测应用程序的线程,并帮你 (找寻) 程序可能遇到的瓶颈. 该线程称为sysmon，即系统监视器 (system monitor).在GMP 模型中,这个 (特殊) 线程未链接任何的 P, 这意味着调度器 (scheduler) 没有将其考虑在内, 因此始终处于运行状态.
如下是带有此特殊线程的图:
更多关于GMP模型的内容,推荐阅读作者的另一篇文章 协程,系统线程及 CPU 管理
同样, 通过Go tool trace无法追踪到此线程.
Scope
sysmon线程的作用很广, 主要涉及以下方面:
由应用程序创建的计时器 (timers).
sysmon线程查看应该在运行却仍在等待执行时间的计时器. 在这种情况下, Go 将查看空闲的 M 和 P 列表, 以便尽可能快地运行它们.网络轮询器和系统调用. 它将运行在网络操作中被阻塞的 goroutine.
垃圾回收器（如果已经很长时间没有运行）. 如果垃圾回收器已经两分钟没有运行,则 sysmon 将强制执行一轮垃圾回收 (GC). 如下是用Go tool trace工具生成的追踪示例:
长时间运行的 goroutine 的抢占. 任何运行时间超过10 毫秒的 goroutine 都会被抢占, 将运行时间 (running time) 留给其他 goroutine.
有关异步抢占的更多信息,推荐阅读作者 Go：异步抢占
Pace
sysmon足够聪明, 在无事可做时不会消耗资源. 其周期 (循环时间) 是动态的,取决于正在运行的程序的当前活动.
初始速度 (执行频次) 设置为20 纳秒,这意味着sysmon线程一直在寻求 (哪里需要) 帮助. 然后，经过几个周期, 如果sysmon线程没有执行任何操作, 则两个周期之间的休眠将加倍, 直至达到10 毫秒. 如果应用程序没有很多系统调用或 长时间运行的 goroutine, 则该线程将在大多数情形下,回退变为10 毫秒的延迟 (执行频次),从而给应用程序带来非常小的开销.
sysmon线程还能够检测其何时不应运行, 如以下两种情况:
垃圾回收器即将要运行. (
sysmon线程将在垃圾回收结束时恢复)所有线程都处于空闲状态,没有任何一个在运行中
在这两种情况下, sysmon都会休眠，从而不会有任何不必要的资源消耗.
( 译者注:Go 并发的最小逻辑单位叫做 goroutine, 是 Go 为实现并发提供的用户态线程，这种用户态线程运行在内核态线程(OS线程)之上,也称为协程. 协程是一种用户态的轻量级线程, 其调度完全由用户控制. 从技术角度说，“协程就是你可以暂停执行的函数”. 协程拥有自己的寄存器上下文和栈. 协程调度切换时, 将寄存器上下文和栈保存到其他地方, 在切回来时，恢复先前保存的寄存器上下文和栈. 直接操作栈则基本没有内核切换的开销, 可以不加锁的访问全局变量,所以上下文的切换非常快.
Go 中的协程有三种：一种是主 (轻量级) 线程，一种是用来跑 sysmon 的 (轻量级) 线程，一种是普通的 (轻量级) 线程,
想这样一个问题:
在调度过程中,如果一个 goroutine 一直占有 CPU 又不会有阻塞或则主动让出 CPU 的调度，scheduler 怎么做抢占式调度让出 CPU？
有一个特殊的 sysmon 线程做抢占式调度, 当一个 goroutine 占用 CPU 超过10 毫秒之后,调度器会根据实际情况提供不保证的协程切换
这便是 sysmon 的作用之一 )
sysmon有关的源码, 主要在runtime/proc.go和runtime/runtime2.go中
