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2022 年

Golang调度机制浅析

最近在部门中做了一次技术分享，现将分享内容总结成博文发布出来，内容有删改。

Golang以并发见长，支持成千上万个协程调度。Golang中协程称为Goroutine，它是Go runtime调度中的最小执行单元，Goroutine的创建、管理、调度运行的机制采用的GMP模型。本次分享介绍的就是Golang调度机制的GMP模型。

并行 vs 并发

并行(Parallelism) 指的是一个CPU时间片内可以同时做多件事情。并行强调的是某一时间点内能够同时处理多件事情，并行需要多核CPU提供支持。并行是并发的子集。

并发(Concurrency) 指的是是一种同时处理许多事情的能力，并行强调是某一时间段内能够同时处理多件事情。

并发编程系列：谈谈锁的实现机制

最近读了《Operating Systems: Three Easy Pieces》一书，全书主要围绕虚拟化、并发和持久化这三个主题展开，其中并发部分中介绍锁的章节，行文风趣幽默，写得非常精彩。文中介绍了多种实现锁的方案，以及各种锁的适用场景和优缺点。本文基于该书中锁章节，以一个gopher的角度去分享、拓展书中介绍的锁，并尽量使用Go实现书中介绍的几款自旋锁。

锁的基本思想

锁(lock)的目的是给临界区(Critical Section)加上一层保护，以保证临界区中代码能够像单条原子指令一样执行。临界区指的是一个访问共享资源的程序片段，比如对全局变量的访问、更新。在Linux系统中保护临界区的机制除了锁之外，还有信号量，屏障，RCU等手段。

锁本质是一个变量，我们通过lock()和unlock()这两个语义函数来操作锁变量。当线程准备进入临界区时候，会调用lock()尝试获取锁，当该锁状态是未上锁状态时候，线程会成功获取到锁，从而进入到临界区，如果此时其他线程尝试获取锁而进入临界区，会阻塞或者自旋。获取锁并进入临界区的线程称为锁的持有者，当锁持有者退出临界区时候，调用unlock()来释放锁，那么阻塞等待的其他线程继续开始竞争这个锁。下面是获取锁和释放锁的代码示例：

lock_t mutex;
lock(&mutex); // 加锁
balance = balance + 1; // 临界区资源
unlock(&mutex); // 释放锁

并发编程系列：开篇

本文是并发编程系列博文的开篇。笔者将打算写一系列并发编程相关的博文。下面是具体索引，方便大家查看：

  • 并发编程系列：谈谈锁的实现机制

    • 介绍锁的几种实现机制，自旋锁，两阶段锁，读写锁，混合空间锁等知识

  • 并发编程系列：死锁

    • 介绍死锁的定义，死锁产生的原因，以及几种解决死锁的方案（活锁、银行家算法、乐光并发控制等）。
    • 以哲学家就餐问题为示例实现几种避免死锁的方案。

  • 并发编程系列：无锁编程之栈

    • 介绍CAS原子操作，并以此实现无锁并发安全的栈。介绍CAS存在的ABA问题，以及解决办法。
    • 介绍如何使用指数退避栈解决栈顶争用严重问题

  • 并发编程系列：无锁编程之队列

    • 介绍有界部分队列，无界完全队列这两种类型队列。

  • 并发编程系列：无锁编程之ring buffer

    • 介绍ring buffer, 以及MPMC、MPSC、SPMC、SPSC等模型的ring buffer无锁版本实现

  • 并发编程系列：无锁编程之优先级队列

    • 介绍优先级队列概念
    • 基于锁实现和无锁实现的优先级队列

  • 并发编程系列：缓存一致性协议、内存屏障

Nasm使用教程：基于X86编程教学

原文：NASM Tutorial

第一个程序

在了解 nasm 之前，让我们确保你可以输入和运行程序。确保 nasm 和 gcc 都已安装。根据你的机器平台，将以下程序之一保存为 hello.asm。然后根据给定的说明运行程序。

如果你使用的是基于 Linux 的操作系统：

; ----------------------------------------------------------------------------------------
; Writes "Hello, World" to the console using only system calls. Runs on 64-bit Linux only.
; To assemble and run:
;
;     nasm -felf64 hello.asm && ld hello.o && ./a.out
; ----------------------------------------------------------------------------------------

          global    _start

          section   .text
_start:   mov       rax, 1                  ; system call for write
          mov       rdi, 1                  ; file handle 1 is stdout
          mov       rsi, message            ; address of string to output
          mov       rdx, 13                 ; number of bytes
          syscall                           ; invoke operating system to do the write
          mov       rax, 60                 ; system call for exit
          xor       rdi, rdi                ; exit code 0
          syscall                           ; invoke operating system to exit

          section   .data
message:  db        "Hello, World", 10      ; note the newline at the end
  • 分类于 编程语言
  • 需要 6 分钟阅读时间

CGO使用指南

Go 提供一个名为C的伪包(pseudo-package)用来与 C/C++ 语言进行交互操作，这种Go语言与C语言交互的机制叫做 CGO。通过 CGO 我们可以在 Go 语言中调用 C/C++ 代码，也可以在 C/C++ 代码中调用Go语言。CGO 本质就是 Go 实现的 FFI（全称为Foreign function interface，用来描述一种编程语言编写的程序可以调用另一种编程语言编写的服务的机制）解决方案。

当 Go 代码中加入import C语句来导入C这个不存在的包时候，会启动 CGO 特性。此后在 Go 代码中我们可以使用C.前缀来引用C语言中的变量、类型，函数等。启动 CGO 特性时候，需要确保环境变量 CGO_ENABLED 值是1，我们可以通过go env CGO_ENABLED查看该环境变量的值，通过go env -w CGO_ENABLED=1用来设置该环境变量值。

序言

我们可以给import C语句添加注释，在注释中可以引入C的头文件，以及定义和声明函数和变量，此后我们可以在 Go 代码中引用这些函数和变量。这种注释称为 序言(preamble) 。需要注意的是 序言和import C语句之间不能有换行，序言中的静态变量是不能被Go代码引用的，而静态函数是可以的。

package main

/*
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

static void myprint(char* s) {
  printf("%s\n", s);
}
*/
import "C"
import "unsafe"

func main() {
    cs := C.CString("hello world")
    C.myprint(cs)
    C.free(unsafe.Pointer(cs))
}