[讀書筆記] go 語言如何處理系統調用

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上一篇部落客要是講如何避免在高並發下使用太多系統線程或進程，但如果僅僅是減少了線程數，CPU利用率本身沒有上來，那麼系統的容量很低，那麼仍然無法達到高並發的目的。

通常情況下，我們會設定線程數等於CPU數，充分利用CPU就等價於如何讓線程一直工作，避免把時間浪費在等待系統調用返回上，從而提高系統容量。

很多 linux 平台下的非同步架構都基於 epoll 來設計，但 epoll 本身只支援 fd, 也就是說能很好的支援檔案IO以及socket, 但對於其他系統調用則無法處理，在調用時仍然會造成堵塞，比如 creat, unlink等等。在大部分情況下，能對檔案IO和socket進行非同步處理已經能滿足我們的需求，比如 libevent,  Java 的 NIO 都只提供了這些支援。

node.js 支援得更多一些，具體可以參考他的 fs 模組 ，對大量的系統調用同時提供了同步調用和非同步呼叫的介面。

go 語言在編程的時候無需開發人員對系統調用做特殊處理，我相信他在內部做了一些處理來支援他的高並發特性，但畢竟要眼見為實。

go 語言與系統調用的模組放在 syscall package，並在上面封裝出了 "os", "time", "net" 等模組，並且建議直接使用後面的模組，單從 syscall 裡邊函數的介面來看，看不到任何非同步非阻塞的跡象，只能從原始碼的角度來分析。

syscall package 的源碼位於 src/pkg/syscall/syscall_linux.go  等檔案，不過裡邊的函數都是簡單地對更底層函數的一個封裝，比如

//sys   open(path string, mode int, perm uint32) (fd int, errno int)
func Open(path string, mode int, perm uint32) (fd int, errno int) {
        return open(path, mode|O_LARGEFILE, perm)
}

真正按非同步方式的代碼位於 src/pkg/syscall/zsyscall_linux_amd64.go 這樣的檔案裡，這個檔案是由上面的檔案編譯而成的，範例如下

func open(path string, mode int, perm uint32) (fd int, errno int) {
        r0, _, e1 := Syscall(SYS_OPEN, uintptr(unsafe.Pointer(StringBytePtr(path))), uintptr(mode), uintptr(perm))
        fd = int(r0)
        errno = int(e1)
        return
}

Syscall 的定義位於 src/pkg/syscall/asm_linux_amd64.s, 是用彙編寫成的，不過我不懂彙編(淚)

TEXT    ·Syscall(SB),7,$0
        CALL    runtime·entersyscall(SB)
        MOVQ    16(SP), DI
        MOVQ    24(SP), SI
        MOVQ    32(SP), DX
        MOVQ    $0, R10
        MOVQ    $0, R8
        MOVQ    $0, R9
        MOVQ    8(SP), AX       // syscall entry
        SYSCALL
        CMPQ    AX, $0xfffffffffffff001
        JLS     ok
        MOVQ    $-1, 40(SP)     // r1
        MOVQ    $0, 48(SP)      // r2
        NEGQ    AX
        MOVQ    AX, 56(SP)  // errno
        CALL    runtime·exitsyscall(SB)
        RET
ok:
        MOVQ    AX, 40(SP)      // r1
        MOVQ    DX, 48(SP)      // r2
        MOVQ    $0, 56(SP)      // errno
        CALL    runtime·exitsyscall(SB)
        RET

其中 runtime·entersyscall 和 runtime·exitsyscall 位於 src/pkg/runtime/proc.c

分析不下去了，不過能確認的是, go 語言確實做了什麼，避免了系統調用堵塞線程，保證了程式能充分使用 CPU。