高性能Go并发建议

redswan 发布于1月前
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1.管道chan吞吐极限10,000,000,单次Put,Get耗时大约100ns/op,无论是采用单Go程,还是多Go程并发(并发数:100, 10000, 100000),耗时均没有变化,Go内核这对chan进行优化。

解决之道 :在系统设计时,避免使用管道chan传递主业务数据,避免将业务流程处理流程分割到对个Go程中执行,这样做减少chan传输耗时,和Go程调度耗时,性能会有很大的提升。

案例分析 :nsq和nats都是实时消息队列,nsq在客户端端和服务端大量使用chan转发消息,导致性能不佳,只有100,000/s;而nats服务端在分发消息流程中,没有使用chan,只在客户端接收时使用chan,性能可达到1,000,000/s。

2.互斥锁Mutex在单Go程时Lock,Unlock耗时大约20ns/op,但是采用多Go程时,性能急剧下降,并发越大耗时越长,在Go1.5并发数达到1024耗时900ns/op,Go1.6优化到300ns/op,究其原因,是构建在CPU的原子操作之上,抢占过于频繁将导致,消耗大量CPU时钟,进而CPU多核无法并行。

解决之道 :采用分区,将需要互斥保护的数据,分成多个固定分区(建议是2的整数倍,如256),访问时先定位分区(不互斥),这样就可降低多个Go程竞争1个数据分区的概率。

案例分析 :Golang的Go程调度模块,在管理大量的Go程,使用的就是数据分区。

3.select异步操作在单管道时耗时120ns/op,但是随着管道数增加,性能线性下降,每增加1个管道增加100ns/op,究其原因,slelect时当chan数超过1后,Go内部是创建一个Go程,有它每1ms轮训的方式检查每个chan是否可用,而不是采用事件触发。

解决之道 :在select中避免使用过多的管道chan分支,或者把无法用到的chan置为nil;解决select超时,避免使用单独的超时管道,应与数据返回管道共享。

案例分析 :nsq和nats都是实时消息队列,由于nsq大量使用chan,这就必然导致大量使用select对多chan操作,结果是性能不高。

4.Go调度性能低下,当出现1,000,000Go程时,Go的调度器的性能急剧下降。

解决之道 :避免动态创建Go程,服务端收到数据并处理的流程中,避免使用chan传递业务数据,这样会引起Go程调度。

案例分析 :nsq和nats都是实时消息队列,由于nsq大量使用chan,这就必然导致在服务过程中,引起Go调度,结果是性能不高。

5.defer性能不高,每次defer耗时100ns,,在一个func内连续出现多次,性能消耗是100ns*n,累计出来浪费的cpu资源很大的。

解决之道 :除了需要异常捕获时,必须使用defer;其它资源回收类defer,可以判断失败后,使用goto跳转到资源回收的代码区。

补充 :defer 在 go1.8 快了一倍了。 runtime: defer is slow · Issue #14939 · golang/go · GitHub

6.内存管理器性能低下,申请16字节的内存,单次消耗30ns,64字节单次消耗70ns,随着申请内存尺寸的增长,耗时会迅速增长。加上GC的性能在1.4, 1.5是都不高,直到1.6, 1.7才得到改善。

解决之道 :建议使用pool,单次Put,Get的耗时大约在28ns,在并发情况下可达到18ns,比起每次创建,会节省很多的CPU时钟。

补充 : 单纯看 Put, Get 耗时不高,但是 pool 取出来的是 interface{},需要类型断言成实际类型,放进去的时候,还要把实际类型转换成 interface{}(虽然是自动的),这个转换的过程对于简单类型每次需要 30ns,复杂的结构体时间会长的多,所以这个开销算上的话,用 pool 方案反而会导致性能下降。

建议:

(1)尽可能的使用:=去初始化声明一个变量(在函数内部);

(2)尽可能的使用字符代替字符串;

(3)尽可能的使用切片代替数组;

(4)尽可能的使用数组和切片代替映射(详见参考文献15);

(5)如果只想获取切片中某项值,不需要值的索引,尽可能的使用for range去遍历切片,这比必须查询切片中的每个元素要快一些;

(6)当数组元素是稀疏的(例如有很多0值或者空值nil),使用映射会降低内存消耗;

(7)初始化映射时指定其容量;

(8)当定义一个方法时,使用指针类型作为方法的接受者;

(9)在代码中使用常量或者标志提取常量的值;

(10)尽可能在需要分配大量内存时使用缓存;

(11)使用缓存模板(参考 章节15.7 )。

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