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学习云原生不仅要学习云原生的理论知识,动手操作,懂原理,预期还是找到更好的工作,go语言的原理面试的时候基本必问,go的线程调度和多线程的模型,无论觉得他难很生僻也好,一定要学的,可能一时难以吸收,很多知识就是不断的重复,加深印象,尽量吸收,随着时间的推移,你会发现某一天突然就顿悟了。
做任何语言的开发,都要去考虑线程安全,可能不少人没做过多线程开发,对于线程安全的理解不太深入。现在大部分的CPU机器,都是多核的,多核的特性,一个计算节点有多个CPU,如果一个应用启动了多线程,一部分线程第一个CPU运行,一部分线程被第二个CPU运行,多个CPU跑多个线程,如果多个线程同时访问多个内存地址,假设没有任何优化的机制,CPU是要读内存的,但是CPU的运行速度是非常快的,至少是快过内存,如果所有的数据都访问内存效率就降低了,目前的CPU的架构体系里面,都有缓存机制,L1、L2、L3这些缓存会缓存一些数据,这些数据就是会被放到缓存上,这个线程在访问这些数据时候,第一次会从内存加载,后面读写都是通过本地缓存来进行的,这样就会出现,可见性。举个例子:内存里面放了一个k-v,两个线程同时读写,在最开始的时间两边读到的是一样的,在某个时间线程1的value修改了,在另一个线程value没有发生改变,依然是原来的值,这就是线程不安全了,通过一种方式保证线程的安全,希望在多线程的编程模式下面,我的程序不会出错。解决方案就是加锁。保护你对变量的访问,当有多个线程在访问一个数据的时候,做过数据库的开发,需要进行行锁的,在我释放锁之前,别人是不能进行修改的。另一个线程要修改的时候,需要拿到锁,才可以进行修改。
早期的操作系统访问内存,直接就访问对应的物理地址了,如果多个进程的时候它们之间互相抢内存的地址,一个电脑就4G的物理地址很多进程都在抢,具体给那个呢?就开始有了虚拟地址,一个机器有4G的内存,这些物理地址就是固定的了,每起一个应用进程的时候,就会虚拟出来一部分的内存空间出来,这些内存空间的地址就是虚拟的地址,虚拟地址包含下面图例的内容。追求最高的性能,就是一个物理内存对应一个虚拟内存,如果是这种方式,记录很多很多页的数据,就发展成多级的页面,比较常见的就是4级页表,PGD: page global directory;PUD: page upper directory;PMD: page middle directory;PT: page table。真正的物理内存的地址就是通过这4级索引找到page table。
直接开销
间接开销:CPU 缓存失效导致的进程需要到内存直接访问的IO操作变多
无需内核帮助,应用程序在用户空间创建的可执行单元,创建销毁完全在用户态完成。
Go语言基于GMP模型实现用户态线程
_Gidle:刚刚被分配并且还没有被初始化,值为0,为创建goroutine后 的默认值
_Grunnable:没有 执行代码,没有栈的所有权,存储在运行队列中,可能在某个P的本地队列或全局队列中(如上图)。
_Grunning:正在执行代码的goroutine,拥有栈的所有权
_Gsyscall:正在执行系统调用,拥有栈的所有权,与P脱离,但是与某个M绑定,会在调用结束后被分配到运行队列
_Gwaiting:被阻塞的goroutine,阻塞在某个channel的发送或者接收队列
_Gdead:当 前goroutine未被使用,没有执行代码,可能有分配的栈,分布在空闲列表gFree,可能是一个刚刚初始化的goroutine,也可能是执行了goexit退出的goroutine
_Gcopystar:栈正在被拷贝,没有执行代码,不在运行队列上,执行权在
_Gscan :GC 正在扫描栈空间,没有执行代码,可以与其他状态同时存在
1.获取或者创建新的Goroutine结构体
1.1 从处理器的gFree列表中查找空闲的Goroutine
1.2 如果不存在空闲的Goroutine ,会通过runtime.malg创建一个栈大小足够的新结构体
2. 将函数传入的参数移到Goroutine的栈上
3. 更新Goroutine调度相关的属性,更新状态为Grunnable
4. 返回的Goroutine会存储到全局变量allgs中
对象大小定义
1.小对象大小: 0~256KB
2.中对象大小 : 256KB~1MB
3.大对象大小: >1MB
小对象的分配流程:ThreadCache -> CentralCache -> HeapPage ,大部分时候, ThreadCache缓存都是足够的,不需要去访问CentralCache和HeapPage,无系统调用配合无锁分配,分配效率是非常高的
中对象分配流程:直接在 PageHeap中选择适当的大小即可, 128 Page的Span所保存的最大内存就是1MB
大对象分配流程:从large span set选择合适数量的页面组成span ,用来存储数据
两个大小一样的span class对应一个size class ,一个存指针,一个存直接引用,内存直接引用的span无需内存回收
引用计数(Python,PHP,Swift)
标记-清除( Golang )
分代收集( Java )
按照生命周期进行划分不同的代空间,生命周期长的放入老年代,短的放入新生代,新生代的回收频率高于老年代的频率
这两个位图的数据结构是完全一致的 ,标记结束则进行内存回收,回收的时候,将allocBits指向gcmarkBits ,标记过的则存在,未进行标记的则进行回收。
Golang GC的大部分处理是和用户代码并行的
Mark :
Mark Termination:完成标记工作,重新扫描(re-scan)全局指针和栈。因为Mark和用户程序是并行的,所以在Mark过程中可能会有新的对象分配和指针赋值,这个时候就需要通过写屏障( write barrier)记录下来,re-scan再检查一下,这个过程也是会STW的
Sweep:按照标记结果回收所有的白色对象,该过程后台并行执行
Sweep Termination:对未清扫的span进行清扫,只有上-轮的GC的清扫工作完成才可以开始新一轮的 GC
回顾GOPATH
vendor
好处
通过声明式配置,实现vendor管理的自动化
Go mod 样例
socket被翻译为“套接字”,它是计算机之间进行通信的一种约定或一种方式。Linux中的一-切都是文件,为了表示和区分已经打开的文件,UNIX/Linux会给每个文件分配一个ID,这个ID就是一个整数,被称为文件描述符网络连接也是一个文件,它也有文件描述符服务器端先初始化Socket,然后与端C口绑定(bind),对端C门进行监听(listen),调用accept阻塞,等待客户端连接在这时如果有个客户端初始化一个Socket ,然后连接服务器(connect) ,如果连接成功,这时客户端与服务器端的连接就建立了服务端的Accept接收到请求以后,会生成连接FD,借助这个FD我们就可以使用普通的文件操作函数来传输数据了,例如:
Go语言将协程与fd资源绑定
gdb
dlv:Go语言的专用debugger。
添加加日志
即与日志框架将日志输出到对应的appender
CPU Profiling:在代码中添加CPUProfile代码,runtime/pprof包提供支持
PS:开发很多人是应用开发,有些高级语言导致开发人员对于底层了解的非常少,很多高级语言已经封装了底层的调用,很多时候不需要解除的,建议去理解下为什么语言要有这个功能,要具体是解决了什么问题,例如这些线程问题,在linux里面是怎么解决的,从一个点去解决的,分享学习方法的时候解决的,本质上要对linux操作系统了解,也不用急着死磕,积累到一定程度可能就顿悟了。
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