Golang Starvation горутин

Starvation (голодание) горутин

Starvation (голодание) горутин в Go возникает, когда одна или несколько горутин не могут получить доступ к ресурсам или выполнить свою работу из-за того, что другие горутины постоянно monopolize (монополизируют) эти ресурсы. Это может привести к тому, что «голодающие» горутины будут indefinitely (бесконечно) ожидать своей очереди на выполнение.

Причины Starvation в Go

1. Несправедливое планирование:
   • Если одна горутина постоянно занимает процессорное время (CPU time), другие горутины могут не получать шанса на выполнение.
   • Например, если горутина выполняет длительный цикл без вызова блокирующих операций (например, time.Sleep или каналов), планировщик Go может не переключиться на другие горутины.
2. Неправильное использование мьютексов:
   • Если горутина долго удерживает мьютекс, другие горутины, ожидающие этот мьютекс, могут «голодать».
   • Например:
     
     Default

     var mu sync.Mutex go func() { mu.Lock() // Долгая операция time.Sleep(10 * time.Second) mu.Unlock() }() go func() { mu.Lock() // Эта горутина будет ждать 10 секунд mu.Unlock() }()

     1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

     var mu sync.Mutex   go func() {     mu.Lock()     // Долгая операция     time.Sleep(10 * time.Second)     mu.Unlock() }()   go func() {     mu.Lock() // Эта горутина будет ждать 10 секунд     mu.Unlock() }()

3. Несправедливое распределение ресурсов:
   • Если несколько горутин конкурируют за общий ресурс (например, канал или пул соединений), некоторые из них могут не получить доступ к ресурсу в течение длительного времени.
4. Проблемы с каналами:
   • Если горутина отправляет данные в канал, но нет горутин, читающих из него, или наоборот, это может привести к блокировке и голоданию.

Пример Starvation

Рассмотрим пример, где одна горутина monopolize процессорное время, а другие горутины «голодают»:

В этом примере:

• Мы ограничили количество потоков до 1 с помощью runtime.GOMAXPROCS(1).
• Первая горутина monopolize процессорное время, и вторая горутина практически не получает шанса на выполнение.

Как избежать Starvation?

1. Используйте time.Sleep или runtime.Gosched():
   • Если горутина выполняет длительные вычисления, добавьте вызов time.Sleep или runtime.Gosched(), чтобы дать шанс другим горутинам.
   • Пример:
     
     Default

     go func() { for { fmt.Println("Горутина 1 работает") runtime.Gosched() // Даем шанс другим горутинам } }()

     1 2 3 4 5 6

     go func() {     for {         fmt.Println("Горутина 1 работает")         runtime.Gosched() // Даем шанс другим горутинам     } }()

2. Справедливое использование мьютексов:
   • Не удерживайте мьютекс слишком долго. Если операция требует много времени, разбейте её на части.
   • Используйте sync.RWMutex, если возможно, чтобы разрешить множественное чтение.
3. Используйте каналы и select:
   • Каналы и select помогают организовать справедливое распределение работы между горутинами.
   • Пример:
     
     Default

     ch := make(chan int) go func() { for { select { case ch <- 1: fmt.Println("Отправлено 1") case ch <- 2: fmt.Println("Отправлено 2") } } }() go func() { for { fmt.Println("Получено:", <-ch) } }() time.Sleep(1 * time.Second)

     1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

     ch := make(chan int)   go func() {     for {         select {         case ch <- 1:             fmt.Println("Отправлено 1")         case ch <- 2:             fmt.Println("Отправлено 2")         }     } }()   go func() {     for {         fmt.Println("Получено:", <-ch)     } }()   time.Sleep(1 * time.Second)

4. Используйте пулы горутин:
   • Если у вас много задач, используйте пул горутин (например, с помощью sync.WaitGroup или библиотеки worker pool), чтобы распределить работу равномерно.
5. Настройте GOMAXPROCS:
   • Убедитесь, что GOMAXPROCS установлено в значение, соответствующее количеству ядер процессора, чтобы горутины могли выполняться параллельно.

Пример с runtime.Gosched()

В этом примере:

• runtime.Gosched() позволяет планировщику Go переключиться на другую горутину, что предотвращает starvation.

Итог

Starvation горутин — это проблема, которая возникает, когда одна или несколько горутин не могут получить доступ к ресурсам или процессорному времени. Чтобы избежать starvation:

• Используйте runtime.Gosched() или time.Sleep для уступки процессорного времени.
• Справедливо используйте мьютексы и каналы.
• Настройте GOMAXPROCS в соответствии с количеством ядер процессора.