As configurações do ambiente execução do Go podem impactar o comportamento de um serviço em determinado ambiente.
Entender quais configurações são necessárias é imprescindível quando se trata de garantir o máximo de eficiência e desempenho de um serviço escrito em Go.
A configuração GOMAXPROCS dita o comportamento do serviço em relação ao consumo de CPU.
GOMAXPROCS: Número de "threads" disponíveis para o processo. O valor padrão é o número de núcleos da CPU.
Neste artigo, vou descrever minha experiência em busca da configuração ideal para um serviço hospedado no Kubernetes.
GOMAXPROCS e goroutines
A documentação oficial do Go refere-se às goroutines como sendo um tipo de thread mais leve. Embora correta, essa afirmação pode gerar confusões.
Uma goroutine é uma estrutura usada pelo runtime da qual conterá uma pilha de execução, onde o próprio runtime pode gerenciar sua execução. Para gerenciar a execução das rotinas, o Go implementa três componentes principais, introduzidos por Dmitry Vyukov em seu trabalho Scalable Go Scheduler Design Doc.
De forma resumida, são eles:
G (Goroutine): Contem a pilha de execução e todos artefatos necessários para execução, descrito na documentação como um tipo de thread, porém muito mais leve.M (Thread): M é a forma mais comum de referenciar uma thread do sistema operacional.P (Processor): Processor é uma estrutura lógica introduzida por Dmitry Vyukov para minimizar o número de goroutines que ficam em estado de espera quando uma thread M realiza uma operação bloqueante, conhecida como sys-call. O Processor implementa uma série de algoritmos que controlam a distribuição das rotinas entre as threads disponíveis. Vale lembrar que existe uma relação íntima entre um Processor P e uma Thread M, porque o P é uma estrutura lógica e, no fim do dia, vai rodar no contexto de uma Thread M.
A variável de ambiente GOMAXPROCS controla o número máximo de Processors disponíveis para nossa aplicação. Para facilitar o entendimento deste ponto, o GOMAXPROCS não controla o número máximo de Threads M disponíveis para nossa aplicação. Em outras palavras, ela não inclui o número de threads bloqueadas, realizando uma chamada para o kernel do SO.
Em outras palavras, o GOMAXPROCS controla o número máximo de threads que podem ser processadas de forma concorrente pelo processador do sistema operacional. O valor padrão é o número de núcleos do processador do host da aplicação.
Definir um valor muito alto para o GOMAXPROCS pode gerar um grande número de trocas de contexto da CPU.
GOMAXPROCS no Kubernetes
O GOMAXPROCS ainda não tem uma integração nativa com os limites definidos para um pod do Kubernetes.
Por exemplo, um pod com limite de 1 núcleo de CPU, rodando em um node com 64 núcleos de CPU, vai acabar tendo o valor padrão GOMAXPROCS=64.
A empresa Uber realizou uma série de estudos em relação aos comportamentos desse desencontro de configurações no repositório do Github: uber-go/automaxprocs.
Configurar GOMAXPROCS na definição do contêiner
Para resolver esse problema, podemos configurar a variável nas especificações do contêiner da seguinte forma:
env:
- name: GOMAXPROCS
valueFrom:
resourceFieldRef:
resource: limits.cpu
Imagine uma imagem docker, contendo a seguinte aplicação:
package main
import (
"fmt"
"runtime"
"runtime/debug")
func main() {
fmt.Printf("GOMAXPROCS: %d\n", runtime.GOMAXPROCS(0))
}
Podemos aplicar a configuração mencionada anteriormente na definição de um contêiner, como no exemplo abaixo:
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: app
spec:
containers:
- name: app
image: imagem-da-aplicação
resources:
limits:
cpu: 1500m
env:
- name: GOMAXPROCS
valueFrom:
resourceFieldRef:
resource: limits.cpu
O resultado que você terá, ao conferir os logs de execução deste pod é:
GOMAXPROCS: 2
Conclusão
Entender a relação entre o número de núcleos da CPU, threads e goroutines é essencial para elevar o nível de eficiência do seu serviço Go. Este artigo pode servir de base para que você realize e aprofunde seus estudos sobre o assunto proposto, para que possa ter uma grande consciência da estratégia que pretende utilizar, mudando ou não a configuração GOMAXPROCS.
