在上一篇文章中，我们通过实验验证了Linux进程和线程的上下文切换开销，大约是3-5us。在正常的计算机程序上运行时，这个开销确实没有那么大。但是，与一般的计算机程序相比，海量互联网服务器具有以下特点：高并发：每秒需要处理数千个用户周期短：每个用户的处理时间越短越好，往往在ms级别高网络IO：经常需要从其他机器进行网络IO，如Redis、Mysql等。低计算：一般CPU密集型计算操作不多。即使3-5us的开销太大，还是会显得有些低效。比如之前的WebServerApache就是这种模式下的软件产品。（其实当时设计linux操作系统的时候，目标是一个通用的操作系统，并不是专门为服务端的高并发设计的。）为了避免频繁的上下文切换，有也是一种异步和非阻塞的开发模型。即用一个进程或线程来接收大量的用户请求，然后通过IO多路复用来提高性能（进程或线程不阻塞，免去上下文切换的开销）。Nginx和NodeJs就是这种模式的典型代表产品。平心而论，这种模式是最机器友好的，在程序运行效率上也是运行效率最高的（优于下文提到的协程开发模式）。所以Nginx已经取代Apache成为WebServer的首选。但是这种编程模型的问题是对开发不友好。说白了就是太机器化了，这与抽象进程概念的初衷背道而驰。人类正常的线性思维被打乱，应用层开发者被迫用非人的思维编写代码，代码调试变得异常困难。于是一些聪明的脑袋继续在应用层动脑筋，设计了不需要进程/线程上下文切换的“线程”和协程。使用协程来应对高并发的应用场景，既可以满足流程的初衷，又可以让开发者用正常人的线性思维来处理自己的业务，还可以节省昂贵的流程/线程上下文切换的成本.因此，可以说协程在Linux处理海量请求的应用场景中，是进程模型的一个很好的补丁。背景介绍到此结束，那么我想说的是，毕竟协程的封装虽然是轻量级的，但是还是需要引入一些额外的开销。那么让我们来看看这些额外成本有多小。协程开销测试1.协程切换CPU开销测试代码如下。测试过程就是在协程之间不断让出CPU。核心代码如下：funccal(){fori:=0;i<1000000;i++{runtime.Gosched()}}funcmain(){runtime.GOMAXPROCS(1)currentTime:=time.Now()fmt.Println(currentTime)gocal()fori:=0;i<1000000;i++{runtime.Gosched()}currentTime=time.Now()fmt.Println(currentTime)}好的，让我们编译运行：#cdtests/test05/src/main/;#gobuild#./main2019-08-0822:35:13.415197171+0800CSTm=+0.0002860592019-08-0822:35:13.655035993+0800CSTm=+0.240124923average每个协程切换的开销为(6550359-415197171)/2000000=120ns。与上一篇测得的进程切换开销相比，大约是3.5us，大约是它的三十分之一。系统调用带来的开销更低。2.协程的内存开销是在空间方面。初始化和创建时为协程分配的堆栈为2KB。线程栈远大于这个数，可以通过ulimit命令查看。一般是几兆，笔者的机器是10M。如果为每个用户创建一个协程来处理，100万并发用户请求只需要2G内存，如果使用线程模型，则需要10T。#ulimit-astacksize(kbytes,-s)10240本节的结论是协程在用户态完成上下文切换，所以切换只需要100ns多一点，比进程切换长30倍。单个协程所需的栈内存也足够小，只有2KB。因此，近几年协程开始流行起来，在互联网后端的高并发场景中大放异彩。无论是空间性能还是时间性能都比进程（线程）好那么多，那么Linus为什么不在操作系统中实现呢？其实协程并不是什么新鲜事物，它在1960年代就已经被提出来了。操作系统的主要设计目标之一是实时性，优先级高的进程会抢占当前占用CPU的进程。但协程无法做到这一点，必须依赖使用CPU的一方主动释放，这与操作系统的目的不符。协程的效率是以抢占为代价的。延伸：因为go的协程实在是调用起来太方便了，有的go程序员就是随便go一下。要知道在切换到协程之前，go指令必须先创建一个协程。而一次创建加上调度开销会上升到400ns，几乎相当于一次系统调用的耗时。协程虽然效率很高，但也不要乱用，否则go之祖RobPike优化过的性能，就被你随便一个go给毁了。练内功专用CPU：1、你以为你的多核CPU是真核生物吗？多核“错觉”2、听说你只知道内存，不知道缓存？CPU表示很伤心！3.TLB缓存是个鬼，如何查看TLBmiss？4、进程/线程切换需要多少开销？5、协程比线程好在哪里？6.softirq会吃掉多少CPU？7、一次系统调用的开销是多少？8、一个简单的php请求redis的开销是多少？9、函数调用过多会不会有性能问题？我的公众号是“练内功练功”。在这里，我不是简单地介绍技术理论，也不是只介绍实践经验。而是理论联系实际，用实践加深对理论的理解，用理论提高技术实践能力。欢迎关注我的公众号，分享给你的朋友吧~~~
