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因为结构Student和Teacher实现接口Human的方法SayHello时,接受的是通过一个指针类型的变量(见(s *Student)和(t *Teacher))来调用这个方法。因此,在调用SayHi函数时,只能传递Student或Teacher的对象的地址,传递它们的对象是错的。
10年的建阳网站建设经验,针对设计、前端、开发、售后、文案、推广等六对一服务,响应快,48小时及时工作处理。营销型网站建设的优势是能够根据用户设备显示端的尺寸不同,自动调整建阳建站的显示方式,使网站能够适用不同显示终端,在浏览器中调整网站的宽度,无论在任何一种浏览器上浏览网站,都能展现优雅布局与设计,从而大程度地提升浏览体验。创新互联从事“建阳网站设计”,“建阳网站推广”以来,每个客户项目都认真落实执行。
相反,如果结构Student和Teacher实现接口Human的方法SayHello时,接受的是通过一个对象(像(s Student)和(t Teacher))来调用这个方法。则在调用SayHi函数时,既能传递Student或Teacher的对象,也能传递Student或Teacher的对象的地址。
相比较 C 和 Java 等其它语言而言,Go 语言中的 switch 结构使用上更加灵活。它接受任意形式的表达式,例如:
switch var1 {
case val1:
...
case val2:
...
default:
...
}
变量 var1 可以是任何类型,而 val1 和 val2 则可以是同类型的任意值。类型不被局限于常量或整数,但必须是相同的类型;或者最终结果为相同类型的表达式。前花括号{必须和 switch 关键字在同一行。 您可以同时测试多个可能符合条件的值,使用逗号分割它们,例如:case val1, val2, val3。每一个 case 分支都是唯一的,从上至下逐一测试,直到匹配为止。一旦成功地匹配到每个分支,在执行完相应代码后就会退出整个 switch 代码块,也就是说你不需要特别使用 break 语句来表示结束。
Go语言里面switch默认相当于每个case最后带有break,匹配成功后不会自动向下执行其他case,而是跳出整个switch。
1、 string的定义
Golang中的string的定义在reflect包下的value.go中,定义如下:
StringHeader 是字符串的运行时表示,其中包含了两个字段,分别是指向数据数组的指针和数组的长度。
// StringHeader is the runtime representation of a string.
// It cannot be used safely or portably and its representation may
// change in a later release.
// Moreover, the Data field is not sufficient to guarantee the data
// it references will not be garbage collected, so programs must keep
// a separate, correctly typed pointer to the underlying data.
type StringHeader struct {
Data uintptr
Len int
}
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2、string不可变
Golang中的字符串是不可变的,不能通过索引下标的方式修改字符串中的数据:
在这里插入图片描述
运行代码,可以看到编译器报错,string是不可变的
在这里插入图片描述
但是能不能进行一些骚操作来改变元素的值呢?
package main
import (
"fmt"
"reflect"
"unsafe"
)
func main() {
a := "hello,world"
b := a[6:]
bptr := (*reflect.StringHeader) (unsafe.Pointer(b))
fmt.Println(a)
fmt.Println(b)
*(*byte)(unsafe.Pointer(bptr.Data)) = '.'
fmt.Println(a)
fmt.Println(b)
}
// 运行结果
hello,world
world
unexpected fault address 0x49d7e3
fatal error: fault
[signal 0xc0000005 code=0x1 addr=0x49d7e3 pc=0x4779fa]
goroutine 1 [running]:
runtime.throw(0x49c948, 0x5)
C:/Program Files/Go/src/runtime/panic.go:1117 +0x79 fp=0xc0000dbe90 sp=0xc0000dbe60 pc=0x405fd9
runtime.sigpanic()
C:/Program Files/Go/src/runtime/signal_windows.go:245 +0x2d6 fp=0xc0000dbee8 sp=0xc0000dbe90 pc=0x4189f6
main.main()
F:/go_workspace/src/code/string_test/main.go:20 +0x13a fp=0xc0000dbf88 sp=0xc0000dbee8 pc=0x4779fa
runtime.main()
C:/Program Files/Go/src/runtime/proc.go:225 +0x256 fp=0xc0000dbfe0 sp=0xc0000dbf88 pc=0x4087f6
runtime.goexit()
C:/Program Files/Go/src/runtime/asm_amd64.s:1371 +0x1 fp=0xc0000dbfe8 sp=0xc0000dbfe0 pc=0x435da1
Process finished with the exit code 2
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在上面的代码中,因为在go语言中不能进行指针的加减运算,因此取切片,让b的Data指针指向’,'所在的位置。然后把"hello,world"中的逗号改为点,但是发现还是不行,程序直接崩溃了。看来go语言中的指针得到了大大的限制,设计者并不想让程序员过度使用指针来写出一些不安全的代码。
3、使用string给另一个string赋值
Golang中的字符串的赋值并不是拷贝底层的字符串数组,而是数组指针和长度字段的拷贝。例如:当我们定义了一个字符串 a := “hello,world” 然后定义了 b := a 底层所做的操作只是创建了两个StringHeader的结构体,它们的Data字段都指向同一段数据,如下图:
在这里插入图片描述
我们可以利用代码来证实这一点:
package main
import (
"fmt"
"reflect"
"unsafe"
)
func main() {
a := "hello,world"
b := a
fmt.Println(a)
fmt.Println(b)
aptr := (*reflect.StringHeader) (unsafe.Pointer(a))
bptr := (*reflect.StringHeader) (unsafe.Pointer(b))
fmt.Println("a ptr:", unsafe.Pointer(aptr.Data))
fmt.Println("b ptr:", unsafe.Pointer(bptr.Data))
}
// 运行结果
hello, world
hello, world
a ptr: 0x6bdb76
b ptr: 0x6bdb76
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在上面的代码中,将a和b转换为StringHeader类型的指针,然后分别打印出,a和b的Data指针的值,发现是相同的
那么如果对a做切片赋值给b呢?
func main() {
a := "hello,world"
b := a[6:]
fmt.Println(a)
fmt.Println(b)
aptr := (*reflect.StringHeader) (unsafe.Pointer(a))
bptr := (*reflect.StringHeader) (unsafe.Pointer(b))
fmt.Println("a ptr:", unsafe.Pointer(aptr.Data))
fmt.Println("b ptr:", unsafe.Pointer(bptr.Data))
}
// 运行结果
hello,world
world
a ptr: 0xd4d849
b ptr: 0xd4d84f
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0xd4d849 - 0xd4d84f = 0x000006
显然,也没有分配新的数组并拷贝数据,而是将原字符数组的指针的偏移赋给了b的StringHeader的Data
4、string重新赋值
如果对一个已经赋值的字符串重新赋值,也不会修改原内存空间,而是申请了新的内存空间,对其赋值,并指向新的内存空间。如下图:
在这里插入图片描述
也可以使用代码来证实一下:
package main
import (
"fmt"
"reflect"
"unsafe"
)
func main() {
a := "hello,world"
aptr := (*reflect.StringHeader) (unsafe.Pointer(a))
fmt.Println("a ptr:", unsafe.Pointer(aptr.Data))
fmt.Println("a len", aptr.Len)
a = "hello,golang"
newAPtr := (*reflect.StringHeader) (unsafe.Pointer(a))
fmt.Println("b ptr:", unsafe.Pointer(newAPtr.Data))
fmt.Println("b len:", newAPtr.Len)
}
// 运行结果
a ptr: 0x3ed7f4
a len 11
b ptr: 0x3edb2c
b len: 12
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Golang Strings 官方包常用方法,学会这些够用了
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方法:
先拆分,然后把拆分的字符串存到数据组中即可,代码参考
public class STest
{
public static void main(String[] args)
{
String t="abc,edf,xyz";
String[] chrstr=t.split(",");
for(int i=0;ichrstr.length;i++)
{
System.out.println(chrstr[i]);
}
}
}
支付系统应该是高度集权的,还是完全地分布式、去中心化呢?Hyperledger团队认为,两者中间应该有个平衡——权力既不是集中在某一个机构,也不是完全地分布式,而是进行合理适当地分割成若干部分。分权这个最早由英国哲学家约翰·洛克提出的政治概念,被Hyperledger用在支付系统的权力分布上。就如下图所示,第一种是一般国家和第三方支付系统的“中心化”网络,第三种是比特币式的点对点“去中心化”网络,而第二种,就是Hyperledger所建立的支付协议体系。Hyperledger是一个开源平台,允许任何人发行个人货币。Hyperledger开源支付协议由来自香港的DanielFeichtinger首先创立,他是Hyperledger的核心开发者以及分布式共识机制的发明者。Hyperledger的另一成员DanO’Prey作为联合创始人,在今年4月加入。在此之前,O’Prey创立了一家可视化云计算工具麦德云,公司Base在北京,帮助开发者更方便地使用AmazonAWS,早期获得红杉资本150万美元融资,O’Prey三个月前从CEO位置离职。O’Prey加入Hyperledger,则是负责市场和商业拓展相关工作。目前,Hyperledger的服务器和客户端代码已经上传到GitHub上。Hyperledger支付协议的提出,很大程度上受到Ripple的影响。在Hyperledger网站问答页面末端,团队表示,可以把Hyperledger看做Ripple的替代方案或者补充体系。Ripple是继Bitcoin之后,另外一个被看好的数字货币。而Ripple与Bitcoin最大的不同在于,两者的逻辑正好相反。Bitcoin首先是个数字货币,其次才是再其基础上的支付手段;而Ripple的理念是让支付变得更容易,首先是支付,为了让支付更方便和货币流通才创造了自己的虚拟货币XRP。在Ripple支付网络中,可以转账任意一种货币,包括美元、欧元、人民币、日元或者Bitcoin,简便易行快捷,交易确认在几秒以内完成,交易费用几乎是零,没有所谓的跨行异地以及跨国支付费用。相比BitCoin账本需要六次确认,每次10分钟,确认时间总计需要将近1个小时。Ripple则是引入了一个“共识(Consensus)”机制,通过特殊节点的投票,在很短的时间内就能够对交易进行验证和确认。Ripple的交易确认过程可在几秒钟之内完成。Hyperledger则是采用类似Ripple“共识”机制,达成共识则是通过拜占庭容错算法机制。另外,Ripple客户端不需要下载区块链(记录历史交易数据),它在普通节点上舍弃掉已经验证过的总帐本链,只保留最近的已验证总帐本和一个指向历史总帐本的链接,因而同步和下载总帐本的工作量很小。区块链体积的不断增大,成为了BitCoin的另一大问题。每次比特币钱包安装,需要消耗大量时间下载数据块。在过去一年中,随着交易数量的增加,特别是博彩网站上出现大量的小额交易,块环链体积扩大两倍变成15Gb。同时,在总账和共识机制下应运生的Ripple还具有绝对准确的网络欠条标记功能,这其中隐藏着一个颠覆性思想——用户可以发行自己的货币。用户可以自行设定欠条的名称、与美元或者比特币兑换的比例,这事实上就是“个人货币”,其核心是在颠覆以政府信用为核心的货币,而将每一次信任的选择权交给用户。验证时间长、不断增长的块环链(记录历史交易数据)以及不可靠交易的增加,是BitCoin现在所面临的问题。这些也是Hyperledger试图解决的问题,Hyperledger继承了Ripple的优点,通过引入类似Ripple的共识机制,缩短验证时间,去除块环链、使用投票机制(三分之二同意)通过交易要求,能够自动侦测并清除损坏的节点。Ripple的理念早在2004年就已经出现,RyanFugger推出了Ripple的第一个实现版本。它的目标是构建一个去中心化的、准许任何人创建自家货币的虚拟货币系统。Ripple网络中的金钱都用“债务”表示,所有交易均表现为帐务余额的变化。Ripple项目的初衷就是要建立一个分布式的P2P清算网络:每个人都是自己的银行,可以签发、接受借贷,同时又作为借贷通道(例如A想向B借钱,他们互不认识,却正好都认识C,那么C就可以作为A、B的通道,C先向B借钱,然后再把钱借给A,间接实现A向B借钱)。Ripple的设计思路基于熟人关系和信任链,一个人要使用Ripple网络进行汇款或借贷,前提是在网络中已经存在他的朋友,否则无法在该用户与其它用户之间建立信任链,所以导致Ripple用户一直不多。用户局限在小圈子的问题,在新公司OpenCoin成立之后得到了解决。OpenCoin推出了新版Ripple,引入两个措施解决孤立小圈子的问题:其一是推出Ripple币——XRP,它作为Ripple网络的基础货币,就像比特币一样可以整个网络中流通,而不必局限于熟人圈子;其二是引入网关(Gateway)系统,它类似于货币兑换机构,允许人们把法定货币注入、抽离Ripple网络,并可充当借、贷双方的桥梁。那么,Hyperledger与Ripple到底有哪些不同呢?根据Hyperledger团队给出的说法:?在理念上,Ripple是集中在根据实体的信誉,形成信任链,找到最简洁的途径实现交易,这种交易可以是跨币种的。而Hyperledger的目的是,让私人实体能够便捷地发行货币,并且对于发行量有着精确的控制;?Ripple和Hyperledger有着同样地“共识”机制,附着相同的协议,但会员和隐私的规则不太一样;?Hyperledger并没有在系统中自己发行一种货币;目前,Ripple的商业化业务分为两种:一种是Ripple直接提供给银行类金融机构汇款技术和底层协议,这相当于替换原来成本高昂的SWIFT技术,Ripple只在其中担任技术提供者,用户可以打开招商银行的客户端,在汇款一栏选择用SWIFT汇款,或者用Ripple汇款,Ripple存在的意义是利用技术革新去改变帮助银行缩减成本;另一种则是直接面向消费者的业务。用户可以登录Ripple的网页或者下载一个Ripple钱包的App,可以自由在其中进行跨境汇款、记账或者在真实货币与虚拟货币之间兑换。这其中的网管可以是银行,也可以是第三方支付企业,甚至可以是个人。如何参与到Hyperledger?它的共识池总共分为四部分:testpool、mainpool、custompool以及premiumpool。?testpool对所有人都免费开放,在里面可以发布你个人的分类账(货币)或者测试第三方应用程序,甚至可以尝试攻击支付系统,做你想做的;?mainpool是基础池,池中的每个节点要求一个独特的域名和SSL证明,现在加入邮件列表,将在Hyperledger发布后第一时间通知;?custompool则是允许用户自定义池子,可以把池子限定在一个国家、一所大学等;?premiumpool是一个商业化的池子,运营一个“共识”节点有着更严格的限制和要求,每次分类账的请求都要被审计,并且加入需要缴纳会员订阅费,具体的规则需要和Hyperledger团队沟通联系。
对于mmap,您是否能从原理上解析以下三个问题:
要解决这些疑问,可能还需要在操作系统层面多了解。本文将尝试通过这些问题深入剖析,希望通过这篇文章,能使大家对mmap有较深入的认识,也能在存储引擎的设计中,有所参考。
最近在研发分布式日志存储系统,这是一个基于Raft协议的自研分布式日志存储系统,Logstore则是底层存储引擎。
Logstore中,使用mmap对数据文件进行读写。Logstore的存储结构简化如下图:
Logstore使用了Segments Files + Index Files的方式存储Log,Segment File是存储主体,用于存储Log数据,使用定长的方式,默认每个512M,Index File主要用于Segment File的内容检索。
Logstore使用mmap的方式读写Segment File,Segments Files的个数,主要取决于磁盘空间或者业务需求,一般情况下,Logstore会存储1T~5T的数据。
我们先看看什么是mmap。
在深入理解计算机系统这本书中,mmap定义为:Linux通过将一个虚拟内存区域与一个磁盘上的对象(object)关联起来,以初始化这个虚拟内存区域的内容,这个过程称为内存映射(memory mapping)。
在Logstore中,mapping的对象是普通文件(Segment File)。
我们先来简单看一下mapping一个文件,mmap做了什么事情。如下图所示:
假设我们mmap的文件是FileA,在调用mmap之后,会在进程的虚拟内存分配地址空间,创建映射关系。
这里值得注意的是, mmap只是在虚拟内存分配了地址空间 ,举个例子,假设上述的FileA是2G大小
在mmap之后,查看mmap所在进程的maps描述,可以看到
由上可以看到,在mmap之后,进程的地址空间7f35eea8d000-7f366ea8d000被分配,并且map到FileA,7f366ea8d000减去7f35eea8d000,刚好是2147483648(ps: 这里是整个文件做mapping)
在Linux中,VM系统通过将虚拟内存分割为称作虚拟页(Virtual Page,VP)大小固定的块来处理磁盘(较低层)与上层数据的传输,一般情况下,每个页的大小默认是4096字节。同样的,物理内存也被分割为物理页(Physical Page,PP),也为4096字节。
上述例子,在mmap之后,如下图:
在mmap之后,并没有在将文件内容加载到物理页上,只上在虚拟内存中分配了地址空间。当进程在访问这段地址时(通过mmap在写入或读取时FileA),若虚拟内存对应的page没有在物理内存中缓存,则产生"缺页",由内核的缺页异常处理程序处理,将文件对应内容,以页为单位(4096)加载到物理内存,注意是只加载缺页,但也会受操作系统一些调度策略影响,加载的比所需的多,这里就不展开了。
(PS: 再具体一些,进程在访问7f35eea8d000这个进程虚拟地址时,MMU通过查找页表,发现对应内容未缓存在物理内存中,则产生"缺页")
缺页处理后,如下图:
我认为从原理上,mmap有两种类型,一种是有backend,一种是没有backend。
这种模式将普通文件做memory mapping(非MAP_ANONYMOUS),所以在mmap系统调用时,需要传入文件的fd。这种模式常见的有两个常用的方式,MAP_SHARED与MAP_PRIVATE,但它们的行为却不相同。
1) MAP_SHARED
这个方式我认为可以从两个角度去看:
2) MAP_PRIVATE
这是一个copy-on-write的映射方式。虽然他也是有backend的,但在写入数据时,他会在物理内存copy一份数据出来(以页为单位),而且这些数据是不会被回写到文件的。这里就要注意,因为更新的数据是一个副本,而且不会被回写,这就意味着如果程序运行时不主动释放,若更新的数据超过可用物理内存+swap space,就会遇到OOM Killer。
无backend通常是MAP_ANONYMOUS,就是将一个区域映射到一个匿名文件,匿名文件是由内核创建的。因为没有backend,写入/更新的数据之后,若不主动释放,这些占用的物理内存是不能被释放的,同样会出现OOM Killer。
到这里,这个问题就比较好解析了。我们可以将此问题分离为:
-- 虚拟内存是否会出问题:
回到上述的"mmap在进程虚拟内存做了什么",我们知道mmap会在进程的虚拟内存中分配地址空间,比如1G的文件,则分配1G的连续地址空间。那究竟可以maping多少呢?在64位操作系统,寻址范围是2^64 ,除去一些内核、进程数据等地址段之外,基本上可以认为可以mapping无限大的数据(不太严谨的说法)。
-- 物理内存是否会出问题
回到上述"mmap的分类",对于有backend的mmap,而且是能回写到文件的,映射比内存+swap空间大是没有问题的。但无法回写到文件的,需要非常注意,主动释放。
MAP_NORESERVE是mmap的一个参数,MAN的说明是"Do not reserve swap space for this mapping. When swap space is reserved, one has the guarantee that it is possible to modify the mapping."。
我们做个测试:
场景A:物理内存+swap space: 16G,映射文件30G,使用一个进程进行mmap,成功后映射后持续写入数据
场景B:物理内存+swap space: 16G,映射文件15G,使用两个进程进行mmap,成功后映射后持续写入数据
从上述测试可以看出,从现象上看,NORESERVE是绕过mmap的校验,让其可以mmap成功。但其实在RESERVE的情况下(序列4),从测试结果看,也没有保障。
mmap的性能经常与系统调用(write/read)做对比。
我们将读写分开看,先尝试从原理上分析两者的差异,然后再通过测试验证。
我们先来简单讲讲write系统调用写文件的过程:
再来简单讲讲使用mmap时,写入文件流程:
系统调用会对性能有影响,那么从理论上分析:
下面我们对两者进行性能测试:
场景:对2G的文件进行顺序写入(go语言编写)
每次写入大小 | mmap 耗时 | write 耗时
--------------- | ------- | -------- | --------
| 1 byte | 22.14s | 300s
| 100 bytes | 2.84s | 22.86s
| 512 bytes | 2.51s | 5.43s
| 1024 bytes | 2.48s | 3.48s
| 2048 bytes | 2.47s | 2.34s
| 4096 bytes | 2.48s | 1.74s
| 8192 bytes | 2.45s | 1.67s
| 10240 bytes | 2.49s | 1.65s
可以看到mmap在100byte写入时已经基本达到最大写入性能,而write调用需要在4096(也就是一个page size)时,才能达到最大写入性能。
从测试结果可以看出,在写小数据时,mmap会比write调用快,但在写大数据时,反而没那么快(但不太确认是否go的slice copy的性能问题,没时间去测C了)。
测试结果与理论推导吻合。
我们还是来简单分析read调用与mmap的流程:
从图中可以看出,read调用确实比mmap多一次copy。因为read调用,进程是无法直接访问kernel space的,所以在read系统调用返回前,内核需要将数据从内核复制到进程指定的buffer。但mmap之后,进程可以直接访问mmap的数据(page cache)。
从原理上看,read性能会比mmap慢。
接下来实测一下性能区别:
场景:对2G的文件进行顺序读取(go语言编写)
(ps: 为了避免磁盘对测试的影响,我让2G文件都缓存在pagecache中)
每次读取大小 | mmap 耗时 | write 耗时
--------------- | ------- | -------- | --------
| 1 byte | 8215.4ms | 300s
| 100 bytes | 86.4ms | 8100.9ms
| 512 bytes | 16.14ms | 1851.45ms
| 1024 bytes | 8.11ms | 992.71ms
| 2048 bytes | 4.09ms | 636.85ms
| 4096 bytes | 2.07ms | 558.10ms
| 8192 bytes | 1.06ms | 444.83ms
| 10240 bytes | 867.88µs | 475.28ms
由上可以看出,在read上面,mmap比write的性能差别还是很大的。测试结果与理论推导吻合。
对mmap的深入了解,能帮助我们在设计存储系统时,更好地进行决策。
比如,假设需要设计一个底层的数据结构是B+ Tree,node操作以Page单位的单机存储引擎,根据上述推论,写入使用系统调用,而读取使用mmap,可以达到最优的性能。而LMDB就是如此实现的。