概述
在Go中,goroutine很轻量级,随便创建成千上万个goroutine不是问题,但要注意,要是这么多的goroutine一致递增,而不退出,不释放资源,可就麻烦了。 本文介绍goroutine泄露的实际场景,并讨论如何解决该问题。
产生原因分析
产生goroutine leak(协程泄露)的原因可能有以下几种:
- goroutine由于channel的读/写端退出而一直阻塞,导致goroutine一直占用资源,而无法退出
- goroutine进入死循环中,导致资源一直无法释放
goroutine终止的场景
一个goroutine终止有以下几种情况:
- 当一个goroutine完成它的工作
- 由于发生了没有处理的错误
- 有其他的协程告诉它终止
实际的goroutine leak
生产者消费者场景
代码
func main() {
newRandStream := func() <-chan int {
randStream := make(chan int)
go func() {
defer fmt.Println("newRandStream closure exited.")
defer close(randStream)
// 死循环:不断向channel中放数据,直到阻塞
for {
randStream <- rand.Int()
}
}()
return randStream
}
randStream := newRandStream()
fmt.Println("3 random ints:")
// 只消耗3个数据,然后去做其他的事情,此时生产者阻塞,
// 若主goroutine不处理生产者goroutine,则就产生了泄露
for i := 1; i <= 3; i++ {
fmt.Printf("%d: %d\n", i, <-randStream)
}
fmt.Fprintf(os.Stderr, "%d\n", runtime.NumGoroutine())
time.Sleep(10e9)
fmt.Fprintf(os.Stderr, "%d\n", runtime.NumGoroutine())
}
生产协程进入死循环,不断产生数据,消费协程,也就是主协程只消费其中的3个值,然后主协程就再也不消费channel中的数据,去做其他的事情了。此时生产协程放了一个数据到channel中,但已经不会有协程消费该数据了,所以,生产协程阻塞。 此时,若没有人再消费channel中的数据,生成协程是被泄露的协程。
解决办法
总的来说,要解决channel引起的goroutine leak问题,主要是看在channel阻塞goroutine时,该goroutine的阻塞是正常的,还是可能导致协程永远没有机会执行。若可能导致协程永远没有机会执行,则可能会导致协程泄露。 所以,在创建协程时就要考虑到它该如何终止。
解决一般问题的办法就是,当主线程结束时,告知生产线程,生产线程得到通知后,进行清理工作:或退出,或做一些清理环境的工作。
func main() {
newRandStream := func(done <-chan interface{}) <-chan int {
randStream := make(chan int)
go func() {
defer fmt.Println("newRandStream closure exited.")
defer close(randStream)
for {
select {
case randStream <- rand.Int():
case <-done: // 得到通知,结束自己
return
}
}
}()
return randStream
}
done := make(chan interface{})
randStream := newRandStream(done)
fmt.Println("3 random ints:")
for i := 1; i <= 3; i++ {
fmt.Printf("%d: %d\n", i, <-randStream)
}
// 通知子协程结束自己
// done <- struct{}{}
close(done)
// Simulate ongoing work
time.Sleep(1 * time.Second)
}
上面的代码中,协程通过一个channel来得到结束的通知,这样它就可以清理现场。防止协程泄露。 通知协程结束的方式,可以是发送一个空的struct,更加简单的方式是直接close channel。如上图所示。
master work场景
在该场景下,我们一般是把工作划分成多个子工作,把每个子工作交给每个goroutine来完成。此时若处理不当,也是有可能发生goroutine泄漏的。我们来看一下实际的例子:
代码
// function to add an array of numbers.
func worker_adder(s []int, c chan int) {
sum := 0
for _, v := range s {
sum += v
}
// writes the sum to the go routines.
c <- sum // send sum to c
fmt.Println("end")
}
func main() {
s := []int{7, 2, 8, -9, 4, 0}
c1 := make(chan int)
c2 := make(chan int)
// spin up a goroutine.
go worker_adder(s[:len(s)/2], c1)
// spin up a goroutine.
go worker_adder(s[len(s)/2:], c2)
//x, y := <-c1, <-c2 // receive from c1 aND C2
x, _:= <-c1
// 输出从channel获取到的值
fmt.Println(x)
fmt.Println(runtime.NumGoroutine())
time.Sleep(10e9)
fmt.Println(runtime.NumGoroutine())
}
以上代码在主协程中,把一个数组分成两个部分,分别交给两个worker协程来计算其值,这两个协程通过channel把结果传回给主协程。 但,在以上代码中,我们只接收了一个channel的数据,导致另一个协程在写channel时阻塞,再也没有执行的机会。 要是我们把这段代码放入一个常驻服务中,看的更加明显:
http server 场景
代码
// 把数组s中的数字加起来
func sumInt(s []int, c chan int) {
sum := 0
for _, v := range s {
sum += v
}
c <- sum
}
// HTTP handler for /sum
func sumConcurrent2(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
s := []int{7, 2, 8, -9, 4, 0}
c1 := make(chan int)
c2 := make(chan int)
go sumInt(s[:len(s)/2], c1)
go sumInt(s[len(s)/2:], c2)
// 这里故意不在c2中读取数据,导致向c2写数据的协程阻塞。
x := <-c1
// write the response.
fmt.Fprintf(w, strconv.Itoa(x))
}
func main() {
StasticGroutine := func() {
for {
time.Sleep(1e9)
total := runtime.NumGoroutine()
fmt.Println(total)
}
}
go StasticGroutine()
http.HandleFunc("/sum", sumConcurrent2)
err := http.ListenAndServe(":8001", nil)
if err != nil {
log.Fatal("ListenAndServe: ", err)
}
}
如果运行以上程序,并在浏览器中输入:
http://127.0.0.1:8001/sum
并不断刷新浏览器,来不断发送请求,可以看到以下输出:
2
2
5
6
7
8
9
10
这个输出是我们的http server的协程数量,可以看到:每请求一次,协程数就增加一个,而且不会减少。说明已经发生了协程泄露(goroutine leak)。
解决办法
解决的办法就是不管在任何情况下,都必须要有协程能够读写channel,让协程不会阻塞。 代码修改如下:
...
x,y := <-c1,<-c2
// write the response.
fmt.Fprintf(w, strconv.Itoa(x+y))
...
如何调试和发现goroutine leak
runtime
可以通过runtime.NumGoroutine()函数来获取后台服务的协程数量。通过查看每次的协程数量的变化和增减,我们可以判断是否有goroutine泄露发生。
...
fmt.Fprintf(os.Stderr, "%d\n", runtime.NumGoroutine())
time.Sleep(10e9) //等一会,查看协程数量的变化
fmt.Fprintf(os.Stderr, "%d\n", runtime.NumGoroutine())
...
pprof来确认泄露的地方
一旦我们发现了goroutein leak,我们就需要确认泄露的出处。
import (
"runtime/debug"
"runtime/pprof"
)
func getStackTraceHandler(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
stack := debug.Stack()
w.Write(stack)
pprof.Lookup("goroutine").WriteTo(w, 2)
}
func main() {
http.HandleFunc("/_stack", getStackTraceHandler)
}
总结
goroutine leak往往是由于协程在channel上发生阻塞,或协程进入死循环,特别是在一些后台的常驻服务中。 在使用channel和goroutine时要注意:
- 创建goroutine时就要想好,该goroutine该如何结束
- 使用channel时,要考虑到channel阻塞时,协程可能的行为
- 要注意平时一些常见的goroutine leak的场景,包括:master-worker模式,producer-consumer模式等等。
参考url
- 《Concurrency in Go》
- https://blog.golang.org/pipelines
- https://blog.golang.org/context
- https://www.openmymind.net/Leaking-Goroutines/
- https://blog.minio.io/debugging-go-routine-leaks-a1220142d32c
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原文出处:hoverzheng
原文链接:https://hoverzheng.github.io/post/technology-blog/go/goroutine-leak%E5%92%8C%E8%A7%A3%E5%86%B3%E4%B9%8B%E9%81%93/