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写在前面

过去 Web 开发的工作比较少涉及到并发的问题，每个用户请求在独立的线程里面进行，偶尔涉及到异步任务但是线程间数据同步模型非常简单，因此并未深入探究过并发这一块。最近在写游戏相关的服务端代码时发现数据的并发同步场景非常多，因此花了一点时间来探索和总结。这是一个系列文章，本文为第四篇。

本文简单介绍 Golang 中配置可用 CPU 核的方法及其可能导致的误解。

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Golang 在单核上的“并发”问题

gotour上的乌龙案例

在浅谈 Golang 中数据的并发同步问题(三)—Map的并发问题中介绍了 Golang 并发编程中 map 类型的“脆弱”性。具体地，Golang 的运行时(runtime)会强校验并发读写的状态，如果发现有协程(goroutine)读 map 同时有其他协程读或者写同一个 map，程序就会直接异常退出。

然而蹊跷的是，在 Golang 官方教程中，并发部分有一个示例(见这里 http://tour.studygolang.com/concurrency/9)却并没有因为多个协程并发写同一个 map 变量而异常退出。示例的主要内容是通过一个 Mutex 锁来限定 SafeCounter 结构体中的 v 变量(map类型)的并发读写，其源码如下：

如果去掉 Inc 函数中 mux 加锁与解锁的过程(如下面的代码所示)，理论上示例代码会报出 concurrent map writes 错误，但是如果登录官方对应的 tour 页面，修改 Inc 方法后运行却并未报出 并发写 map 的错误(此结论截止到 2019/05/15，已经提了 issue，官方可能会做修复)

// 修改后的 Inc 函数，此处去掉了锁相关的过程func (c *SafeCounter) Inc(key string) {c.v[key]++}

单个物理核心上的“并发”

如果 CPU 只有单个物理核，Golang 运行时(runtime)如何才能实现逻辑上的 “并发” 呢？ 其实我们可以类比操作系统的多进程模型(参考《 Linux系统调度原理浅析 》和《 Linux系统调度原理浅析(二) 》)，引入 时间片 的概念，把一个物理核的使用权按时间片划分并分配给所有的协程(goroutine)，每个协程消耗自己的时间片 轮流交替 在同一个物理核上运行，从而实现逻辑上的 “并发”。

其实这里面就涉及到一个问题，如果 Golang 代码运行时只被分配了一个物理核(比如宿主机只有一个物理核，或者通过 runtime.GOMAXPROCS(1)显式配置 Golang 进程只能使用一个核)，那么是否就意味着 Golang 运行时(runtime)对 map 的读写都变成了顺序的从而避免了并发错误呢？

目前来看，一个物理核的运行时配置确实会让 map 表现的不那么 “脆弱”。Golang 官方 http://tour.studygolang.com/concurrency/9 这个示例所运行的服务器很大概率默认添加了单个物理核的限制(可能考虑到节省资源)，从而导致上面提到的乌龙示例。不过这里需要特别说明一下，按照进程调度的基本原理，假设每个协程可以在任意过程被中断，理论上单个物理核上也可能会引发 map 的并发错误从而导致进程异常退出(因为 map 的读与写过程都很复杂，二者都不是原子性的)，从这个角度配置单个核并不能保证 Go 线程安全(此项有待进一步确认)。

上面所提到的乌龙示例一般不会碰到，因为大部分的开发环境都是多核心的；不过如果开发环境是单核配置的虚拟机就会遇到了(我周围就有朋友用单核的虚拟机作为开发环境学习 Golang)。

runtime.GOMAXPROCS(1) 方法

翻译官方对 GOMAXPROCS 的描述：GOMAXPROCS 可设置能够同时运行代码逻辑的最大 CPU 数量。

在了解了单个 CPU 核心 对 map 类型变量的影响后，可能有的同学会考虑通过 runtime.GOMAXPROCS(1) 限制 Golang 应用可使用的 CPU 核心从而增加代码的健壮性——其实这种考虑是比较危险的。

首先， map 的读写过程都不是原子性的(原子性的概念参考浅谈 Golang 中数据的并发同步问题(二)中的阐述)，这就导致读写过程可能被在任意过程中断，从而引发 map 的并发读写校验生效导致程序异常退出(这一条有待进一步确认 goroutine 的调度机制)。其次，在低成本创建 goroutine 的编程模型中，单核心的配置可能造成逻辑死锁，比如下面的代码就会僵死：

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小结

Golang 运行时默认会启用所有的 CPU 核心，可以通过 runtime.GOMAXPROCS() 方法配置可用的最大 CPU核心数量。当只有一个 CPU 核的时候(比如虚拟机只配置了一个物理核，或者通过 runtime.GOMAXPROCS(1) 配置只使用一个物理核)，会对 map 类型变量的并发稳定性产生一些影响(不加锁的情况下也不会出现并发读写问题)，但是开发者不应该依赖这个特性来试图增加代码的健壮性，否则会造成无法预料的结果。

参考

• Linux系统调度原理浅析 - 敬维 简单介绍了 进程、线程、多线程模型、时间片以及调度等概念 https://jingwei.link/2018/12/30/linux-process-thread-schedule.html
• Linux系统调度原理浅析(二) - 敬维 简单介绍了 进程、线程、调度以及Goroutine的调度 https://jingwei.link/2019/02/13/linux-process-thread-schedule-2.html
• 浅谈 Golang 中数据的并发同步问题(二)
• golang多核设置 介绍了 golang 的多核配置方法(runtime.GOMAXPROCS(1))及示例 https://studygolang.com/articles/5025

著作权归作者所有。

原文: https://jingwei.link/2019/05/15/golang-concurrency-04-single-core.html

本文作者：敬维，原创授权发布