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说说你对 Go 语言中的抢占式调度的理解

Go 并发编程面试题, 说说你对 Go 语言中的抢占式调度的理解?

Go 并发编程面试题, 说说你对 Go 语言中的抢占式调度的理解?

QA

Step 1

Q:: 说说你对 Go 语言中的抢占式调度的理解?

A:: 抢占式调度是一种调度方式,调度器可以在任意时刻中断正在运行的 Goroutine,并将 CPU 控制权交给另一个 Goroutine。Go 语言的调度器是基于 Go 语言运行时的多线程调度机制实现的。Go 1.14 版本引入了抢占式调度的改进,使得 Goroutine 的切换更加高效,减少了长时间运行的 Goroutine 对系统资源的独占,从而提高了并发程序的响应性。具体来说,抢占式调度会在 Goroutine 执行较长时间后主动中断它,避免 CPU 被长时间占用,保证了其他 Goroutine 也能获得执行的机会。

Step 2

Q:: Go 语言抢占式调度的实现原理是什么?

A:: Go 语言的抢占式调度通过多种方式实现,包括编译器插入的检查点(safe point)、运行时的函数调用、以及系统调用。这些方式都可以触发 Goroutine 的调度。当一个 Goroutine 占用 CPU 时间过长时,Go 运行时会在这些检查点处尝试将其挂起,并切换到其他 Goroutine,从而实现抢占。

Step 3

Q:: Go 1.14 中抢占式调度的改进带来了哪些性能提升?

A:: 在 Go 1.14 中,抢占式调度的改进主要体现在降低了 Goroutine 长时间运行导致的 CPU 独占问题,从而提升了程序的整体响应速度和系统的公平性。尤其是在高并发场景下,抢占式调度能够有效避免某些 Goroutine 长时间占用资源,从而使系统更加均衡和高效。

用途

Go 语言中的抢占式调度对于构建高性能并发系统至关重要。在实际生产环境中,尤其是在高并发、高负载的系统中,合理的调度策略可以有效避免某些任务长时间占用系统资源,提升系统的响应能力和整体性能。抢占式调度可以避免单个 Goroutine 长时间占用 CPU,从而使得整个系统的资源使用更加均衡,这对于处理大量并发请求、实时性要求高的应用场景尤为重要。\n

相关问题

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什么是 Goroutine,如何启动一个 Goroutine?

Goroutine 是 Go 语言中的轻量级线程,由 Go 运行时管理。启动一个 Goroutine 非常简单,只需在函数调用前加上 'go' 关键字,例如:go func() { ... }。Goroutine 的启动非常轻量化,相比于系统线程,Goroutine 占用的内存和资源更少,因此在 Go 中可以轻松创建数千甚至数百万个 Goroutine。

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Go 语言中的协程和线程有什么区别?

Goroutine 是 Go 语言中的协程,而线程是操作系统层面管理的。协程相比线程更加轻量化,创建和销毁的开销更小。协程的调度完全由 Go 运行时管理,而线程的调度由操作系统管理。协程通过共享内存来通信,而线程需要通过系统调用进行同步和通信,这使得协程的性能在高并发场景下比线程更加优越。

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Go 语言中的调度器是如何工作的?

Go 语言中的调度器采用的是 M:N 调度模型,即将 M 个 Goroutine 映射到 N 个操作系统线程上。调度器会根据当前 Goroutine 的状态、CPU 的空闲情况等因素来决定如何调度 Goroutine。Go 的调度器包括 G (Goroutine)、M (Machine, 操作系统线程) 和 P (Processor, 执行 Goroutine 的处理器) 三个主要部分,调度器通过这三者的协同工作来高效地调度和管理 Goroutine 的执行。

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Go 语言中的并发模型CSP 模型是什么?

Go 语言采用了 CSP(Communicating Sequential Processes)并发模型,即通过消息传递来实现并发。Go 中的并发通过 Goroutine 实现,Goroutine 之间的通信通过 Channel 来完成。CSP 模型鼓励通过共享内存的方式来传递消息,而不是通过共享内存进行通信,这种方式减少了锁竞争,提升了并发程序的性能。