理解真實世界的併發Bug
Go帶來了新的併發原語和併發模式（其實也不太新），如果沒有深入瞭解這些特性，一樣會寫出併發bug。
在Understanding Real-World Concurrency Bugs in Go 這篇論文裡，作者系統地分析了6個流行的Go專案（Docker、Kubernetes、gRPC-go、etcd、CockroachDB、 BoltD）和其中171個併發bug，通過這些分析我們可以加深對Go的併發模型的理解，從而產出更好、更可靠的程式碼。
Our study shows that it is as easy to make concurrency bugs with message passing as with shared memory,sometimes even more.
例如下面是k8s的一個bug，finishReq
建立了一個子協程來執行fn
然後通過select
等待子協程完成或超時：
func finishReq(timeout time.Duration) r ob {
ch :=make(chanob)
// ch :=make(chanob, 1) // 修復方案
go func() {
result := fn()
ch <- result // 阻塞
}
select {
case
result = <- ch
return result
case <- time.After(timeout)
return nil
}
}
}
如果超時先發生，或者子協程和超時同時發生但go執行時選擇了超時分支（非確定性），子協程就會永遠阻塞。
Go併發模式使用情況
這一節分析了6個專案裡goroutine、併發原語的使用情況。
匿名函式的goroutine使用比普通函式要多，基本每1~5千行程式碼建立一個goroutine。
雖然Go鼓勵訊息傳遞，但是在這些大專案裡，共享記憶體的使用比訊息傳遞要多，Mutex基本在channel的兩倍以上。
Bug分類
這篇論文裡，按兩個維度對bug進行分類：
- 行為：阻塞和非阻塞，阻塞bug指goroutine意外地阻塞無法繼續執行的情況（例如死鎖），非阻塞bug通常是資料衝突
- 原因：共享記憶體和訊息傳遞，因為用了這兩種技術之一導致的bug
可以看到，共享記憶體其實導致了更多的bug。
阻塞bug
訊息傳遞和共享記憶體導致的阻塞bug幾乎一樣多，而且訊息傳遞的阻塞bug都和Go的訊息傳遞語義例如channel有關，訊息傳遞和共享記憶體一起使用的時候會很難發現bug。
例如Docker錯誤使用WaitGroup
導致阻塞：
var group sync.WaitGroup
group.Add(len(pm.plugins))
for_, p := range pm.plugins {
go func(p *plugin) {
defer group.Done()
}
group.Wait() // 阻塞
}
// 應該在這裡group.Wait()
錯誤使用channel和mutex導致阻塞：
func goroutine1() {
m.Lock()
ch <- request // 阻塞
m.Unlock()
}
func goroutine2() {
for{
m.Lock()// 阻塞
m.Unlock()
request <- ch
}
}
非阻塞bug
共享記憶體導致更多的非阻塞bug，幾乎是訊息傳遞的8倍。
例如在下面這段程式碼裡，每當ticker
觸發時執行一次f()
，通過stopCh
退出迴圈：
ticker := time.NewTicker()
for {
f()
select {
case <- stopCh
return
case <- ticker
}
}
但是select是非確定性的，stopCh
和ticker
同時發生時，不一定會執行stopChan
的分支，正確做法是先檢查一次stopCh
：
ticker := time.NewTicker()
for {
select{
case <- stopCh:
return
default:
}
f()
select {
case <- stopCh:
return
case <- ticker:
}
}
參考
- system-pclub/go-concurrency-bugs ：論文資料集，包含各專案真實bug程式碼和修復，是個非常好的學習資源。
- Understanding Real-World Concurrency Bugs in Go ：論文字體