Golang 获取 goroutine id 完全指南
在 Golang 中,每个 goroutine 协程都有一个 goroutine id (goid),该goid没有向应用层暴露。但是,在很多场景下,开发者又希望使用 goid 作为唯一标识,将一个 goroutine 中的函数层级调用串联起来。比如,希望在一个 http handler 中将这个请求的每行日志都加上对应的 goid 以便于对这个请求处理过程进行跟踪和分析。
关于是否应该将 goid 暴露给应用层已经争论多年。基本上,Golang 的开发者都一致认为不应该暴露 goid(faq: document why there is no way to get a goroutine ID),主要有以下几点理由:
- goroutine 设计理念是轻量,鼓励开发者使用多 goroutine 进行开发,不希望开发者通过 goid 做 goroutine local storage 或 thread local storage(TLS)的事情;
- Golang 开发者Brad认为 TLS 在 C/C++ 实践中也问题多多,比如一些使用TLS的库,thread 状态非常容易被非期望线程修改,导致crash.
- goroutine 并不等价于thread, 开发者可以通过syscall 获取 thread id,因此根本不需要暴露 goid.
官方也一直推荐使用context作为上下文关联的最佳实践。如果你还是想获取 goid,下面是我整理的目前已知的所有获取它的方式,希望你想清楚了再使用。
- 通过 stack 信息获取 goroutine id.
- 通过修改源代码获取 goroutine id.
- 通过 CGo 获取 goroutine id.
- 通过汇编获取 goroutine id.
- 通过汇编获取伪 goroutine id.
在开始介绍各种方法前,先看一下定义在 src/runtime/runtime2.go
中保存 goroutine 状态的g结构:
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其中 goid int64 字段即为当前 goroutine 的 id。
1. 通过 stack 信息获取 goroutine id
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原理非常简单,将 stack 中的文本信息 “goroutine 1234” 匹配出来。但是这种方式有两个问题:
stack 信息的格式随版本更新可能变化,甚至不再提供 goroutine id,可靠性差。 性能较差,调用 10000 次消耗 >50ms。
如果你只是想在个人项目中使用 goid,这个方法是可以胜任的。维护和修改成本相对较低,且不需要引入任何第三方依赖。同时建议你就此打住,不要继续往下看了。
2. 通过修改源代码获取goroutine id
既然方法 1 效率较低,且不可靠,那么我们可以尝试直接修改源代码 src/runtime/runtime2.go
中添加 Goid 函数,将 goid 暴露给应用层:
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这个方式能解决法 1 的两个问题,但是会导致你的程序只能在修改了源代码的机器上才能编译,没有移植性,并且每次 go 版本升级以后,都需要重新修改源代码,维护成本较高。
3. 通过 CGo 获取 goroutine id
那么有没有性能好,同时不影响移植性,且维护成本低的方法呢?那就是来自 Dave Cheney 的 CGo 方式:
文件 id.c:
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文件 id.go:
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完整代码参见 junk/id.
这种方法的问题在于你需要开启 CGo, CGo 存在一些缺点,具体可以参见这个大牛的 cgo is not Go. 我相信在你绝大部分的工程项目中,你是不希望开启CGo的。
4. 通过汇编获取 goroutine id
如果前面三种方法我们都不能接受,有没有第四种方法呢?那就是通过汇编获取goroutine id的方法。原理是:通过 getg 方法(汇编实现)获取到当前goroutine的g结构地址,根据偏移量计算出成员goid int的地址,然后取出该值即可。
项目goroutine实现了这种方法。需要说明的是,这种方法看似简单,实际上因为每个go版本几乎都会有针对g结构的调整,因此goid int64的偏移并不是固定的,更加复杂的是,go在编译的时候,传递的编译参数也会影响goid int64的偏移值,因此,这个项目的作者花了非常多精力来维护每个go版本g结构偏移的计算,详见hack目录。
这个方法性能好,原理清晰,实际使用上稳定性也不错(我们在部分不太重要的线上业务使用了这种方法)。但是,维护这个库也许真的太累了,最近发现作者将这个库标记为“DEPRECATED”,看来获取goroutine id是条越走越远的不归路😂
5. 通过汇编获取伪goroutine id
虽然方法4从原理和实际应用上表现都不错,但是毕竟作者弃坑了。回到我们要解决的问题上:我们并不是真的一定要获取到 goroutine id,我们只是想获取到 goroutine 的唯一标识。那么,从这个角度看的话,我们只需要解决 goroutine 标识唯一性的问题即可。
显然,上面作者也想清楚了这个问题。他新开了一个库 go-tls, 这个库实现了 goroutine local storage,其中获取 goroutine id 的方式是:用方法4的汇编获取 goroutine 的地址,然后自己管理和分配 goroutine id。由于它获取到的并不是真正的 goroutine id,因此我将之称为伪 goroutine id。其实现的核心代码如下:
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- 获取 g 结构地址。
- 分配伪 goroutine id.
这种方式基本没有什么不能接受的 hack 实现,从原理上来说也更加安全。但是获取到不是你最开始想要的 goroutine id,不知你能否接受😅。
小结
获取 goroutine id 是一条不归路,目前也没有完美的获取它的方式。如果你一定要使用 goroutine id,先想清楚你要解决的问题是什么,如果没有必要,建议你不要走上这条不归路。尽早在团队中推广使用 context, 越早使用越早脱离对 goroutine id 的留恋和挣扎。