32位系统下，Go标准库中atomic原子操作int64有崩溃bug

发表于 | 分类于
| 字数统计: 714

下面这个demo，在32位系统（我测试的运行环境：32位arm linux）会崩溃。

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
package main

import (
 "sync/atomic"
)

type Foo struct {
 a int64
 b int32
 c int64
}

func main() {
 var f Foo
 atomic.AddInt64(&f.a, 1) // 这里不会崩溃
 atomic.AddInt64(&f.c, 1) // 这里会崩溃
}

崩溃信息如下：

1
2
3
4
5
6
7
8
9
panic: unaligned 64-bit atomic operation

goroutine 1 [running]:
runtime/internal/atomic.panicUnaligned()
        /usr/local/go/src/runtime/internal/atomic/unaligned.go:8 +0x24
runtime/internal/atomic.Xadd64(0x1416084, 0x1, 0x0, 0x75fd8, 0x14000e0)
        /usr/local/go/src/runtime/internal/atomic/asm_arm.s:233 +0x14
main.main()
        /tmp/test.go:16 +0x3c

在Go源码go/src/sync/atomic/doc.go的注释中，有如下描述：

1
2
3
4
5
6
7
8
9
// BUG(rsc): On x86-32, the 64-bit functions use instructions unavailable before the Pentium MMX.
//
// On non-Linux ARM, the 64-bit functions use instructions unavailable before the ARMv6k core.
//
// On ARM, x86-32, and 32-bit MIPS,
// it is the caller's responsibility to arrange for 64-bit
// alignment of 64-bit words accessed atomically. The first word in a
// variable or in an allocated struct, array, or slice can be relied upon to be
// 64-bit aligned.

大致意思是，在一些32位的环境（包括x86和arm），标准库sync/atomic中操作int64的函数存在bug，调用者需自行保证，被操作的int64是按64位对齐的。。否则给你来个panic。惊不惊喜意不意外。。

这里简单说一下64位对齐是啥意思，拿上面那个demo来说：

1
2
3
4
5
type Foo struct {
 a int64 // 位置从0开始，满足64位对齐
 b int32
 c int64 // 位置`size(a)+sizeof(b)=96`，不是64的倍数，就不满足了
}

所以，atomic.AddInt64(&f.a, 1)不会崩溃，atomic.AddInt64(&f.c, 1)会崩溃。

值得一提的有几点：

  1. 64位系统原子操作int64没这个问题
  2. 32位系统原子操作int32也没问题
  3. 32位系统原子操作int64有问题，注意，是原子操作有问题，并不是说int64不能用
  4. uint64和int64是一样，也即这个问题只关心整型位数，不关心符号
  5. 以上说的原子操作，特指Go标准库sync/atomic中的函数

解决方法有两种：

一种是保证结构体中的需要使用atomic的int64按64位对齐，比如最简单的就是把这些变量的声明写在结构体的最前面。同时，还需要保证这种结构体被其他结构体嵌套时，也要64位对齐。缺点是编写和维护代码的心智负担比较大。

另一种就是把int64变量的原子操作改成mutex互斥锁保护。缺点是mutex比atomic的开销大。

我自己的更佳方案：

在我自己的Go基础库naza（https://github.com/q191201771/naza）中，增加对64位原子整型的封装，让它按运行系统的类型(32/64)做条件编译，64位系统内部使用Go标准库atomic中的原子操作函数实现，32位则内部退化成使用mutex实现。

本文完，作者yoko，尊重劳动人民成果，转载请注明原文出处： https://pengrl.com/p/21030/

0%