惊群现象

淩亂°似流年 2023-02-15 12:51 1阅读 0赞

# 什么是惊群 #

举一个很简单的例子，当你往一群鸽子中间扔一块食物，虽然最终只有一个鸽子抢到食物，但所有鸽子都会被惊动来争夺，没有抢到食物的鸽子只好回去继续睡觉， 等待下一块食物到来。这样，每扔一块食物，都会惊动所有的鸽子，即为惊群。  
对于操作系统来说，多个进程/线程在等待同一资源时，也会产生类似的效果，其结果就是每当资源可用，所有的进程/线程都来竞争资源，会造成以下后果：

1.  系统对用户进程/线程频繁的做无效的调度、上下文切换，系统性能大打折扣。
2.  为了确保只有一个线程得到资源，用户必须对资源操作进行加锁保护，进一步加大了系统开销。

最常见的例子就是对于socket描述符的accept操作，当多个用户进程/线程监听在同一个端口上时，由于实际只可能accept一次，因此就会产生惊群现象。

# Linux内核解决惊群问题的方法 #

在Linux 2.6版本之前，监听同一个socket的进程会挂在一个等待队列上，当请求到来时，会唤醒所有等待的子进程。  
当时可以使用锁解决这种惊群问题。

for(;;) {
        lock();// 互斥锁
        int client = accept(...);
        unlock();
        if (client < 0) continue;
        ...
    }

在Linux 2.6版本之后，通过引入一个标记位，解决掉了惊群问题。内核开发者增加了一个“互斥等待”选项。一个互斥等待的行为与睡眠基本类似，主要的不同点在于：  
1）当一个进程加入等待队列时，如果该进程有 WQ\_FLAG\_EXCLUSEVE 标志置位，它被添加到等待队列的尾部。没有这个标志，则添加到队列开始。  
2）当 wake\_up 在一个等待队列上被调用时，它会唤醒第一个有 WQ\_FLAG\_EXCLUSIVE 标志的进程后停止。  
也就是说，对于互斥等待的行为，比如对一个Socket，多线程阻塞accept时，系统内核只会唤醒所有正在等待此事件的队列的第一个，队列中的其他进程则继续等待下一次事件的发生，这样就避免的多个线程同时监听同一个socket时的惊群问题。

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