Golang中的CPU占满100%及解决方案

有一个流媒体适配服务，出现了CPU开销很大的问题，一个服务把CPU资源占满了，导致其他服务无法正常工作。
下面来详细记录发现bug和解决的流程。

发现CPU开销很大

扫描发现，是垃圾回收导致 CPU 使用上升 ：

Time: Mar 22, 2019 at 5:52pm (CST)
Duration: 1mins, Total samples = 1.43mins (142.57%)
Entering interactive mode (type "help" for commands, "o" for options)
(pprof) tree 
Showing nodes accounting for 83.13s, 97.11% of 85.60s total
Dropped 256 nodes (cum <= 0.43s)
----------------------------------------------------------+-------------
      flat  flat%   sum%        cum   cum%   calls calls% + context 	 	 
----------------------------------------------------------+-------------
                                            71.36s 99.86% |   runtime.gcDrain
                                             0.10s  0.14% |   runtime.systemstack
    48.56s 56.73% 56.73%     71.46s 83.48%                | runtime.scanobject
                                            11.86s 16.60% |   runtime.heapBitsForObject
                                            11.04s 15.45% |   runtime.greyobject
----------------------------------------------------------+-------------
                                            11.86s 99.92% |   runtime.scanobject
    11.87s 13.87% 70.60%     11.87s 13.87%                | runtime.heapBitsForObject
----------------------------------------------------------+-------------
                                            11.04s   100% |   runtime.scanobject
    11.02s 12.87% 83.47%     11.04s 12.90%                | runtime.greyobject
----------------------------------------------------------+-------------
                                             6.53s 95.05% |   runtime.gosweepone.func1
                                             0.34s  4.95% |   runtime.(*mheap).alloc
     4.34s  5.07% 88.54%      6.87s  8.03%                | runtime.sweepone
                                             2.53s 36.83% |   runtime.(*mspan).sweep
----------------------------------------------------------+-------------
                                            74.42s   100% |   runtime.gcBgMarkWorker.func2
     1.97s  2.30% 90.84%     74.42s 86.94%                | runtime.gcDrain
                                            71.36s 95.89% |   runtime.scanobject
                                             0.52s   0.7% |   runtime.pollWork
----------------------------------------------------------+-------------

准备工作

之后考虑使用 buffer pool,

   // 这里不再分配新的内存，而是从 buffer pool 里面 GET 
databuf = make([]byte, 100000)

解决

参考go buffer pool

• 先创建一个buffer pool

• 在Get它

• 用完再Put回去

• 注意，最好在Get和Put时加锁。

是什么原因导致了CPU开销很大（重点）

当我们新建了一个有长度变量时，例如100byte的数组，那么它在操作系统内存中是这样展现的

因此，当我们新建一个变量时，操作系统会在自己的运行内存里开辟一块内存给这个变量存数据用。当我们不需要这个数据时，或者说要删除这个变量时，Golang会执行垃圾回收机制。

然而当Golang在执行垃圾回收时，操作系统会不断对这些有或者没有被引用的变量进行扫描，这中间涉及操作系统的算法，我们不用深究，但是，在执行这种算法时，会占用CPU的资源，如果新开辟的变量和内存过多，就会导致系统不停的检查是否有不需要引用的变量了，从而造成占用CPU资源过多。

解决办法

创建一个buffer pool

创建一个大的buffer pool，你需要内存时，向buffer pool获取一下Get，用完不需要时再还回去Put。

这样做的好处是，操作系统每次检查内存时，都只有一个buffer pool在引用，不增不减，于是也就减少CPU资源的消耗了。

打个比方

比如说操作系统就是一个土豪，借东西再换回来不收利息。它有一个很大的内存，周围许多人都想找它去借(新声明的变量并初始化)，刚开始借的人只有十几个，后面有上万个，于是它要每天记录谁借了多少内存出去，谁还没有归还，归还的直接从记录上把名字划掉(垃圾回收)。后来操作系统烦了，于是就建了一个很大的内存池，够所有人分批次借，只要借完及时归还就行，而它每次去看这个内存池有没有变小即可，省了不少精力。

而这个内存池就是go buffer pool的作用。

注意

建议给Get和Put加锁，防止多个协程同时借阅，造成竞争冒险。
这个CPU占满问题涉及Golang的垃圾回收机制，这块是要点，一定要搞明白。

参考文章和资源

• go buffer pool
• Golang 垃圾回收剖析