為什么 Go 模塊在下游服務抖動恢復后，CPU 占用無法恢復
某團圓節(jié)日公司服務到達歷史峰值 10w+ QPS，而之前沒有預料到營銷系統(tǒng)又在峰值期間搞事情，雪上加霜，流量增長到 11w+ QPS，本組服務差點被打掛(汗
所幸命大雖然 CPU idle 一度跌至 30 以下，最終還是幸存下來，沒有背上過節(jié)大鍋。與我們的服務代碼寫的好不無關系(拍飛
事后回顧現(xiàn)場，發(fā)現(xiàn)服務恢復之后整體的 CPU idle 和正常情況下比多消耗了幾個百分點，感覺十分驚詫。恰好又禍不單行，工作日午后碰到下游系統(tǒng)抖動，雖然短時間恢復，我們的系統(tǒng)相比恢復前還是多消耗了兩個百分點。如下圖：
shake
確實不太符合直覺，cpu 的使用率上會發(fā)現(xiàn) GC 的各個函數(shù)都比平常用的 cpu 多了那么一點點，那我們只能看看 inuse 是不是有什么變化了，一看倒是嚇了一跳：
flame
這個 mstart -> systemstack -> newproc -> malg 顯然是 go func 的時候的函數(shù)調用鏈，按道理來說，創(chuàng)建 goroutine 結構體時，如果可用的 g 和 sudog 結構體能夠復用，會優(yōu)先進行復用：
func gfput(_p_ *p, gp *g) {
if readgstatus(gp) != _Gdead {
throw("gfput: bad status (not Gdead)")
}
stksize := gp.stack.hi - gp.stack.lo
if stksize != _FixedStack {
// non-standard stack size - free it.
stackfree(gp.stack)
gp.stack.lo = 0
gp.stack.hi = 0
gp.stackguard0 = 0
}
_p_.gFree.push(gp)
_p_.gFree.n++
if _p_.gFree.n >= 64 {
lock(&sched.gFree.lock)
for _p_.gFree.n >= 32 {
_p_.gFree.n--
gp = _p_.gFree.pop()
if gp.stack.lo == 0 {
sched.gFree.noStack.push(gp)
} else {
sched.gFree.stack.push(gp)
}
sched.gFree.n++
}
unlock(&sched.gFree.lock)
}
}
func gfget(_p_ *p) *g {
retry:
if _p_.gFree.empty() && (!sched.gFree.stack.empty() || !sched.gFree.noStack.empty()) {
lock(&sched.gFree.lock)
for _p_.gFree.n < 32 {
// Prefer Gs with stacks.
gp := sched.gFree.stack.pop()
if gp == nil {
gp = sched.gFree.noStack.pop()
if gp == nil {
break
}
}
sched.gFree.n--
_p_.gFree.push(gp)
_p_.gFree.n++
}
unlock(&sched.gFree.lock)
goto retry
}
gp := _p_.gFree.pop()
if gp == nil {
return nil
}
_p_.gFree.n--
if gp.stack.lo == 0 {
systemstack(func() {
gp.stack = stackalloc(_FixedStack)
})
gp.stackguard0 = gp.stack.lo + _StackGuard
} else {
// ....
}
return gp
}
怎么會出來這么多 malg 呢？再來看看創(chuàng)建 g 的代碼：
func newproc1(fn *funcval, argp *uint8, narg int32, callergp *g, callerpc uintptr) {
_g_ := getg()
// .... 省略無關代碼
_p_ := _g_.m.p.ptr()
newg := gfget(_p_)
if newg == nil {
newg = malg(_StackMin)
casgstatus(newg, _Gidle, _Gdead)
allgadd(newg) // 重點在這里
}
}
一旦在 當前 p 的 gFree 和全局的 gFree 找不到可用的 g，就會創(chuàng)建一個新的 g 結構體，該 g 結構體會被 append 到全局的 allgs 數(shù)組中：
var (
allgs []*g
allglock mutex
)
這個 allgs 在什么地方會用到呢：
GC 的時候：
func gcResetMarkState() {
lock(&allglock)
for _, gp := range allgs {
gp.gcscandone = false // set to true in gcphasework
gp.gcscanvalid = false // stack has not been scanned
gp.gcAssistBytes = 0
}
}
檢查死鎖的時候：
func checkdead() {
// ....
grunning := 0
lock(&allglock)
for i := 0; i < len(allgs); i++ {
gp := allgs[i]
if isSystemGoroutine(gp, false) {
continue
}
}
}
檢查死鎖這個操作在每次 sysmon、線程創(chuàng)建、線程進 idle 隊列的時候都會調用，調用頻率也不能說特別低。
翻閱了所有 allgs 的引用代碼，發(fā)現(xiàn)該數(shù)組創(chuàng)建之后，并不會收縮。
我們可以根據(jù)上面看到的所有代碼，來還原這種抖動情況下整個系統(tǒng)的情況了：
下游系統(tǒng)超時，很多 g 都被阻塞了，掛在 gopark 上，相當于提高了系統(tǒng)的并發(fā)
因為 gFree 沒法復用，導致創(chuàng)建了比平時更多的 goroutine(具體有多少，就看你超時設置了多少
抖動時創(chuàng)建的 goroutine 會進入全局 allgs 數(shù)組，該數(shù)組不會進行收縮，且每次 gc、sysmon、死鎖檢查期間都會進行全局掃描
上述全局掃描導致我們的系統(tǒng)在下游系統(tǒng)抖動恢復之后，依然要去掃描這些抖動時創(chuàng)建的 g 對象，使 cpu 占用升高，idle 降低。
只能重啟(重啟大法好
看起來并沒有什么解決辦法，如果想要復現(xiàn)這個問題的讀者，可以試一下下面這個程序：
package main
import (
"log"
"net/http"
_ "net/http/pprof"
"time"
)
func sayhello(wr http.ResponseWriter, r *http.Request) {}
func main() {
for i := 0; i < 1000000; i++ {
go func() {
time.Sleep(time.Second * 10)
}()
}
http.HandleFunc("/", sayhello)
err := http.ListenAndServe(":9090", nil)
if err != nil {
log.Fatal("ListenAndServe:", err)
}
}
啟動后等待 10s，待所有 goroutine 都散過后，pprof 的 inuse 的 malg 依然有百萬之巨。
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