Golang高并发处理模型

2023-11-28 19:10:16

原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/ZqfN8UlWRpoGhznGH-L1mw

介绍

偶然间看到一篇写于15年的文章，说实话，标题确实吸引了我。

关于这篇文章，我就不直接翻译了，原文地址我放在文章最后了。

项目的需求就是很简单，客户端发送请求，服务端接收请求处理数据(原文是把资源上传至 Amazon S3 资源中)。本质上就是这样，

我稍微改动了原文的业务代码，但是并不影响核心模块。在第一版中，每收到一个 Request，开启一个 G 进行处理，很常规的操作。

初版

package main

import (
  "fmt"
  "log"
  "net/http"
  "time"
)

type Payload struct {
  // 传啥不重要
}

func (p *Payload) UpdateToS3() error {
  //存储逻辑,模拟操作耗时
  time.Sleep(500 * time.Millisecond)
  fmt.Println("上传成功")
  return nil
}

func payloadHandler(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
  // 业务过滤
  // 请求body解析......
  var p Payload
  go p.UpdateToS3()
  w.Write([]byte("操作成功"))
}

func main() {
  http.HandleFunc("/payload", payloadHandler)
  log.Fatal(http.ListenAndServe(":8099", nil))
}

这样操作存在什么问题呢？一般情况下，没什么问题。但是如果是高并发的场景下，不对 G 进行控制，你的 CPU 使用率暴涨，内存占用暴涨…，直至程序奔溃。

如果此操作落地至数据库，例如mysql。相应的，你数据库服务器的磁盘IO、网络带宽、CPU负载、内存消耗都会达到非常高的情况，一并奔溃。所以，一旦程序中出现不可控的事物，往往是危险的信号。

中版

package main

import (
  "fmt"
  "log"
  "net/http"
  "time"
)

const MaxQueue = 400

var Queue chan Payload

func init() {
  Queue = make(chan Payload, MaxQueue)
}

type Payload struct {
  // 传啥不重要
}

func (p *Payload) UpdateToS3() error {
  //存储逻辑,模拟操作耗时
  time.Sleep(500 * time.Millisecond)
  fmt.Println("上传成功")
  return nil
}

func payloadHandler(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
  // 业务过滤
  // 请求body解析......
  var p Payload
  //go p.UpdateToS3()
  Queue <- p
  w.Write([]byte("操作成功"))
}

// 处理任务
func StartProcessor() {
  for {
    select {
    case payload := <-Queue:
      payload.UpdateToS3()
    }
  }
}

func main() {
  http.HandleFunc("/payload", payloadHandler)
  //单独开一个g接收与处理任务
  go StartProcessor()
  log.Fatal(http.ListenAndServe(":8099", nil))
}

这一版借助带 buffered 的 channel 来完成这个功能，这样控制住了无限制的G，但是依然没有解决问题。

原因是处理请求是一个同步的操作，每次只会处理一个任务，然而高并发下请求进来的速度会远远超过处理的速度。这种情况，一旦 channel 满了之后，后续的请求将会被阻塞等待。然后你会发现，响应的时间会大幅度的开始增加，甚至不再有任何的响应。

终版

package main

import (
"fmt"
"log"
"net/http"
"time"
)

const (
  MaxWorker = 100 //随便设置值
  MaxQueue  = 200 // 随便设置值
)

// 一个可以发送工作请求的缓冲 channel
var JobQueue chan Job

func init() {
  JobQueue = make(chan Job, MaxQueue)
}

type Payload struct{}

type Job struct {
  PayLoad Payload
}

type Worker struct {
  WorkerPool chan chan Job
  JobChannel chan Job
  quit       chan bool
}

func NewWorker(workerPool chan chan Job) Worker {
  return Worker{
    WorkerPool: workerPool,
    JobChannel: make(chan Job),
    quit:       make(chan bool),
  }
}

// Start 方法开启一个 worker 循环，监听退出 channel，可按需停止这个循环
func (w Worker) Start() {
  go func() {
    for {
      // 将当前的 worker 注册到 worker 队列中
      w.WorkerPool <- w.JobChannel
      select {
      case job := <-w.JobChannel:
        //   真正业务的地方
        //  模拟操作耗时
        time.Sleep(500 * time.Millisecond)
        fmt.Printf("上传成功:%v\n", job)
      case <-w.quit:
        return
      }
    }
  }()
}

func (w Worker) stop() {
  go func() {
    w.quit <- true
  }()
}

// 初始化操作

type Dispatcher struct {
  // 注册到 dispatcher 的 worker channel 池
  WorkerPool chan chan Job
}

func NewDispatcher(maxWorkers int) *Dispatcher {
  pool := make(chan chan Job, maxWorkers)
  return &Dispatcher{WorkerPool: pool}
}

func (d *Dispatcher) Run() {
  // 开始运行 n 个 worker
  for i := 0; i < MaxWorker; i++ {
    worker := NewWorker(d.WorkerPool)
    worker.Start()
  }
  go d.dispatch()
}

func (d *Dispatcher) dispatch() {
  for {
    select {
    case job := <-JobQueue:
      go func(job Job) {
        // 尝试获取一个可用的 worker job channel，阻塞直到有可用的 worker
        jobChannel := <-d.WorkerPool
        // 分发任务到 worker job channel 中
        jobChannel <- job
      }(job)
    }
  }
}

// 接收请求，把任务筛入JobQueue。
func payloadHandler(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
  work := Job{PayLoad: Payload{}}
  JobQueue <- work
  _, _ = w.Write([]byte("操作成功"))
}

func main() {
  // 通过调度器创建worker，监听来自 JobQueue的任务
  d := NewDispatcher(MaxWorker)
  d.Run()
  http.HandleFunc("/payload", payloadHandler)
  log.Fatal(http.ListenAndServe(":8099", nil))
}

最终采用的是两级 channel，一级是将用户请求数据放入到 chan Job 中，这个 channel job 相当于待处理的任务队列。

另一级用来存放可以处理任务的 work 缓存队列，类型为 chan chan Job。调度器把待处理的任务放入一个空闲的缓存队列当中，work 会一直处理它的缓存队列。通过这种方式，实现了一个 worker 池。大致画了一个图帮助理解,

首先我们在接收到一个请求后，创建 Job 任务，把它放入到任务队列中等待 work 池处理。

func payloadHandler(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
  job := Job{PayLoad: Payload{}}
  JobQueue <- job
  _, _ = w.Write([]byte("操作成功"))
}

调度器初始化work池后，在 dispatch 中，一旦我们接收到 JobQueue 的任务，就去尝试获取一个可用的 worker，分发任务给 worker 的 job channel 中。注意这个过程不是同步的，而是每接收到一个 job，就开启一个 G 去处理。这样可以保证 JobQueue 不需要进行阻塞，对应的往 JobQueue 理论上也不需要阻塞地写入任务。

func (d *Dispatcher) Run() {
  // 开始运行 n 个 worker
  for i := 0; i < MaxWorker; i++ {
    worker := NewWorker(d.WorkerPool)
    worker.Start()
  }
  go d.dispatch()
}

func (d *Dispatcher) dispatch() {
  for {
    select {
    case job := <-JobQueue:
      go func(job Job) {
        // 尝试获取一个可用的 worker job channel，阻塞直到有可用的 worker
        jobChannel := <-d.WorkerPool
        // 分发任务到 worker job channel 中
        jobChannel <- job
      }(job)
    }
  }
}

这里"不可控"的 G 和上面还是又所不同的。仅仅极短时间内处于阻塞读 Chan 状态，当有空闲的 worker 被唤醒，然后分发任务，整个生命周期远远短于上面的操作。

最后，强烈建议看一下原文，原文地址在[1]

附录

[1]http://marcio.io/2015/07/handling-1-million-requests-per-minute-with-golang/

码农公寓

介绍

初版

中版

终版

相关文章