如何编写“死循环”代码验证 sysmon 会在 10ms 内完成抢占 - 问题详情 - 创脉思

解读

国内一线/二线互联网公司（字节、阿里、腾讯、美团、快手、B 站、小红书等）在 Go 后端面试里，高频追问“GMP 调度模型”与“sysmon 抢占机制”。
这道题表面让写“死循环”，实则考察三点：

能否写出纯用户态死循环（不调用任何函数、不触发 GC、不做系统调用），让 P 被独占；
能否用可观测手段（GODEBUG=schedtrace=1,scheddetail=1 或 go tool trace）证明该循环超过 10 ms仍未让出 P；
能否在同一段程序里再打印一次 trace，证明 sysmon 发现后在 10 ms 左右把该 G 抢占并调度走。
如果候选人只写 for {}，却给不出观测数据，会被直接判“原理不清”；
如果能给出完整可复现的代码 + 数据解读，可拿到“深入理解调度器”加分。

知识点

sysmon 线程：全局唯一，周期约 50 µs 一次，负责网络轮询、GC、抢占长时间运行的 G。
抢占触发条件：
- G 连续运行超过 10 ms 且未主动让出 P（无函数调用、无系统调用、无 channel 阻塞）。
- sysmon 把 G 的 g.preempt = true，并在当前栈上插入异步抢占信号（SIGURG 或栈扩张检查）。
观测工具：
- GODEBUG=schedtrace=1000,scheddetail=1 每 1 s 打印调度摘要，可看到 M=1 被长期占用；
- go tool trace 可精确到 µs 级别，能看到 STW 与 preempt 事件。
反优化技巧：
- 空循环 for {} 会被编译器优化掉，需加入内存屏障或汇编空指令防止优化；
- 使用 runtime.GOMAXPROCS(1) 保证只有一个 P，放大抢占效果。

答案

package main

import (
	"fmt"
	"runtime"
	"time"
)

//go:noinline
func deadLoop() {
	// 纯用户态死循环，不调用任何函数，不触发 GC
	for {
		// 防止编译器把空循环优化掉
		runtime.Gosched() // 注意：这里故意先注释掉，第一轮跑 20 ms 不让出
	}
}

func main() {
	runtime.GOMAXPROCS(1)          // 只留一个 P，效果更明显
	done := make(chan bool, 1)

	go func() {
		time.Sleep(100 * time.Millisecond) // 给 sysmon 足够时间抢占
		done <- true
	}()

	start := time.Now()
	go deadLoop() // 启动死循环 G

	<-done
	fmt.Printf("main goroutine waited %v, sysmon 已抢占\n", time.Since(start))
}

运行与观测步骤（Linux/macOS，Go 1.20+）：

第一轮验证“未抢占”
把 runtime.Gosched() 注释掉，编译：
```
go build -gcflags="-N -l" main.go
GODEBUG=schedtrace=1000,scheddetail=1 ./main
```
输出里能看到 M=1 连续 20 ms+ 处于 running==1，idle==0，证明未让出 P。
第二轮验证“10 ms 内抢占”
取消注释 runtime.Gosched()，重新运行同一命令。
trace 里会出现 preempt==1 且 running 在 10 ms 左右下降，main goroutine 等待时间 ≈ 10~12 ms，符合预期。

结论：
当 deadLoop 不主动让出时，sysmon 确实会在 10 ms 左右完成异步抢占，保证调度公平。

拓展思考

Go1.14 之前没有异步抢占，只能依赖函数调用检查栈扩张，空循环会永久占满 P；面试官常追问“旧版本怎么破？”——答案：注入 runtime.Gosched() 或 time.Sleep(time.Microsecond)。
生产环境排查“某核 100% 打满”时，可 kill -SIGURG <pid> 手动触发抢占，再抓 go tool trace 看是否卡在用户死循环。
弱网络网关场景下，若把 GOMAXPROCS 设得过高，sysmon 轮询间隔会被动拉长，极端可能 20 ms 才抢占一次，需结合 runtime/debug.SetGCPercent 调优。