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:

  1. 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;
  2. 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.
  3. 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。

  1. 通过stack信息获取goroutine id.
  2. 通过修改源代码获取goroutine id.
  3. 通过CGo获取goroutine id.
  4. 通过汇编获取goroutine id.
  5. 通过汇编获取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:

其中goid int64字段即为当前goroutine的id。

1. 通过stack信息获取goroutine id

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:

  1. 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。
  2. 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:

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:

文件id.go:

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goroutine id。其实现的核心代码如下:

  1. 获取g结构地址。
  2. 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。

Credit

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