【golang詳解】go語(yǔ)言GMP(GPM)原理和調(diào)度

Goroutine調(diào)度是一個(gè)很復(fù)雜的機(jī)制，下面嘗試用簡(jiǎn)單的語(yǔ)言描述一下Goroutine調(diào)度機(jī)制，想要對(duì)其有更深入的了解可以去研讀一下源碼。

公司主營(yíng)業(yè)務(wù)：網(wǎng)站設(shè)計(jì)、做網(wǎng)站、移動(dòng)網(wǎng)站開(kāi)發(fā)等業(yè)務(wù)。幫助企業(yè)客戶真正實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)宣傳，提高企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)能力。創(chuàng)新互聯(lián)公司是一支青春激揚(yáng)、勤奮敬業(yè)、活力青春激揚(yáng)、勤奮敬業(yè)、活力澎湃、和諧高效的團(tuán)隊(duì)。公司秉承以“開(kāi)放、自由、嚴(yán)謹(jǐn)、自律”為核心的企業(yè)文化，感謝他們對(duì)我們的高要求，感謝他們從不同領(lǐng)域給我們帶來(lái)的挑戰(zhàn)，讓我們激情的團(tuán)隊(duì)有機(jī)會(huì)用頭腦與智慧不斷的給客戶帶來(lái)驚喜。創(chuàng)新互聯(lián)公司推出清遠(yuǎn)免費(fèi)做網(wǎng)站回饋大家。

首先介紹一下GMP什么意思：

G ----------- goroutine: 即Go協(xié)程，每個(gè)go關(guān)鍵字都會(huì)創(chuàng)建一個(gè)協(xié)程。

M ---------- thread內(nèi)核級(jí)線程，所有的G都要放在M上才能運(yùn)行。

P ----------- processor處理器，調(diào)度G到M上，其維護(hù)了一個(gè)隊(duì)列，存儲(chǔ)了所有需要它來(lái)調(diào)度的G。

Goroutine 調(diào)度器P和 OS 調(diào)度器是通過(guò) M 結(jié)合起來(lái)的，每個(gè) M 都代表了 1 個(gè)內(nèi)核線程，OS 調(diào)度器負(fù)責(zé)把內(nèi)核線程分配到 CPU 的核上執(zhí)行

模型圖：

避免頻繁的創(chuàng)建、銷毀線程，而是對(duì)線程的復(fù)用。

1）work stealing機(jī)制

當(dāng)本線程無(wú)可運(yùn)行的G時(shí)，嘗試從其他線程綁定的P偷取G，而不是銷毀線程。

2）hand off機(jī)制

當(dāng)本線程M0因?yàn)镚0進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)用阻塞時(shí)，線程釋放綁定的P，把P轉(zhuǎn)移給其他空閑的線程執(zhí)行。進(jìn)而某個(gè)空閑的M1獲取P，繼續(xù)執(zhí)行P隊(duì)列中剩下的G。而M0由于陷入系統(tǒng)調(diào)用而進(jìn)被阻塞，M1接替M0的工作，只要P不空閑，就可以保證充分利用CPU。M1的來(lái)源有可能是M的緩存池，也可能是新建的。當(dāng)G0系統(tǒng)調(diào)用結(jié)束后，根據(jù)M0是否能獲取到P，將會(huì)將G0做不同的處理：

如果有空閑的P，則獲取一個(gè)P，繼續(xù)執(zhí)行G0。

如果沒(méi)有空閑的P，則將G0放入全局隊(duì)列，等待被其他的P調(diào)度。然后M0將進(jìn)入緩存池睡眠。

如下圖

GOMAXPROCS設(shè)置P的數(shù)量，最多有GOMAXPROCS個(gè)線程分布在多個(gè)CPU上同時(shí)運(yùn)行

在Go中一個(gè)goroutine最多占用CPU 10ms，防止其他goroutine被餓死。

具體可以去看另一篇文章

【Golang詳解】go語(yǔ)言調(diào)度機(jī)制 搶占式調(diào)度

當(dāng)創(chuàng)建一個(gè)新的G之后優(yōu)先加入本地隊(duì)列，如果本地隊(duì)列滿了，會(huì)將本地隊(duì)列的G移動(dòng)到全局隊(duì)列里面，當(dāng)M執(zhí)行work stealing從其他P偷不到G時(shí)，它可以從全局G隊(duì)列獲取G。

協(xié)程經(jīng)歷過(guò)程

我們創(chuàng)建一個(gè)協(xié)程 go func()經(jīng)歷過(guò)程如下圖：

說(shuō)明：

這里有兩個(gè)存儲(chǔ)G的隊(duì)列，一個(gè)是局部調(diào)度器P的本地隊(duì)列、一個(gè)是全局G隊(duì)列。新創(chuàng)建的G會(huì)先保存在P的本地隊(duì)列中，如果P的本地隊(duì)列已經(jīng)滿了就會(huì)保存在全局的隊(duì)列中；處理器本地隊(duì)列是一個(gè)使用數(shù)組構(gòu)成的環(huán)形鏈表，它最多可以存儲(chǔ) 256 個(gè)待執(zhí)行任務(wù)。

G只能運(yùn)行在M中，一個(gè)M必須持有一個(gè)P，M與P是1：1的關(guān)系。M會(huì)從P的本地隊(duì)列彈出一個(gè)可執(zhí)行狀態(tài)的G來(lái)執(zhí)行，如果P的本地隊(duì)列為空，就會(huì)想其他的MP組合偷取一個(gè)可執(zhí)行的G來(lái)執(zhí)行；

一個(gè)M調(diào)度G執(zhí)行的過(guò)程是一個(gè)循環(huán)機(jī)制；會(huì)一直從本地隊(duì)列或全局隊(duì)列中獲取G

上面說(shuō)到P的個(gè)數(shù)默認(rèn)等于CPU核數(shù)，每個(gè)M必須持有一個(gè)P才可以執(zhí)行G，一般情況下M的個(gè)數(shù)會(huì)略大于P的個(gè)數(shù)，這多出來(lái)的M將會(huì)在G產(chǎn)生系統(tǒng)調(diào)用時(shí)發(fā)揮作用。類似線程池，Go也提供一個(gè)M的池子，需要時(shí)從池子中獲取，用完放回池子，不夠用時(shí)就再創(chuàng)建一個(gè)。

work-stealing調(diào)度算法：當(dāng)M執(zhí)行完了當(dāng)前P的本地隊(duì)列隊(duì)列里的所有G后，P也不會(huì)就這么在那躺尸啥都不干，它會(huì)先嘗試從全局隊(duì)列隊(duì)列尋找G來(lái)執(zhí)行，如果全局隊(duì)列為空，它會(huì)隨機(jī)挑選另外一個(gè)P，從它的隊(duì)列里中拿走一半的G到自己的隊(duì)列中執(zhí)行。

如果一切正常，調(diào)度器會(huì)以上述的那種方式順暢地運(yùn)行，但這個(gè)世界沒(méi)這么美好，總有意外發(fā)生，以下分析goroutine在兩種例外情況下的行為。

Go runtime會(huì)在下面的goroutine被阻塞的情況下運(yùn)行另外一個(gè)goroutine：

用戶態(tài)阻塞/喚醒

當(dāng)goroutine因?yàn)閏hannel操作或者network I/O而阻塞時(shí)（實(shí)際上golang已經(jīng)用netpoller實(shí)現(xiàn)了goroutine網(wǎng)絡(luò)I/O阻塞不會(huì)導(dǎo)致M被阻塞，僅阻塞G，這里僅僅是舉個(gè)栗子），對(duì)應(yīng)的G會(huì)被放置到某個(gè)wait隊(duì)列(如channel的waitq)，該G的狀態(tài)由_Gruning變?yōu)開(kāi)Gwaitting，而M會(huì)跳過(guò)該G嘗試獲取并執(zhí)行下一個(gè)G，如果此時(shí)沒(méi)有可運(yùn)行的G供M運(yùn)行，那么M將解綁P，并進(jìn)入sleep狀態(tài)；當(dāng)阻塞的G被另一端的G2喚醒時(shí)（比如channel的可讀/寫通知），G被標(biāo)記為，嘗試加入G2所在P的runnext（runnext是線程下一個(gè)需要執(zhí)行的 Goroutine。）， 然后再是P的本地隊(duì)列和全局隊(duì)列。

系統(tǒng)調(diào)用阻塞

當(dāng)M執(zhí)行某一個(gè)G時(shí)候如果發(fā)生了阻塞操作，M會(huì)阻塞，如果當(dāng)前有一些G在執(zhí)行，調(diào)度器會(huì)把這個(gè)線程M從P中摘除，然后再創(chuàng)建一個(gè)新的操作系統(tǒng)的線程(如果有空閑的線程可用就復(fù)用空閑線程)來(lái)服務(wù)于這個(gè)P。當(dāng)M系統(tǒng)調(diào)用結(jié)束時(shí)候，這個(gè)G會(huì)嘗試獲取一個(gè)空閑的P執(zhí)行，并放入到這個(gè)P的本地隊(duì)列。如果獲取不到P，那么這個(gè)線程M變成休眠狀態(tài)， 加入到空閑線程中，然后這個(gè)G會(huì)被放入全局隊(duì)列中。

隊(duì)列輪轉(zhuǎn)

可見(jiàn)每個(gè)P維護(hù)著一個(gè)包含G的隊(duì)列，不考慮G進(jìn)入系統(tǒng)調(diào)用或IO操作的情況下，P周期性的將G調(diào)度到M中執(zhí)行，執(zhí)行一小段時(shí)間，將上下文保存下來(lái)，然后將G放到隊(duì)列尾部，然后從隊(duì)列中重新取出一個(gè)G進(jìn)行調(diào)度。

除了每個(gè)P維護(hù)的G隊(duì)列以外，還有一個(gè)全局的隊(duì)列，每個(gè)P會(huì)周期性地查看全局隊(duì)列中是否有G待運(yùn)行并將其調(diào)度到M中執(zhí)行，全局隊(duì)列中G的來(lái)源，主要有從系統(tǒng)調(diào)用中恢復(fù)的G。之所以P會(huì)周期性地查看全局隊(duì)列，也是為了防止全局隊(duì)列中的G被餓死。

除了每個(gè)P維護(hù)的G隊(duì)列以外，還有一個(gè)全局的隊(duì)列，每個(gè)P會(huì)周期性地查看全局隊(duì)列中是否有G待運(yùn)行并將其調(diào)度到M中執(zhí)行，全局隊(duì)列中G的來(lái)源，主要有從系統(tǒng)調(diào)用中恢復(fù)的G。之所以P會(huì)周期性地查看全局隊(duì)列，也是為了防止全局隊(duì)列中的G被餓死。

M0

M0是啟動(dòng)程序后的編號(hào)為0的主線程，這個(gè)M對(duì)應(yīng)的實(shí)例會(huì)在全局變量rutime.m0中，不需要在heap上分配，M0負(fù)責(zé)執(zhí)行初始化操作和啟動(dòng)第一個(gè)G，在之后M0就和其他的M一樣了

G0

G0是每次啟動(dòng)一個(gè)M都會(huì)第一個(gè)創(chuàng)建的goroutine，G0僅用于負(fù)責(zé)調(diào)度G，G0不指向任何可執(zhí)行的函數(shù)，每個(gè)M都會(huì)有一個(gè)自己的G0，在調(diào)度或系統(tǒng)調(diào)用時(shí)會(huì)使用G0的?？臻g，全局變量的G0是M0的G0

一個(gè)G由于調(diào)度被中斷，此后如何恢復(fù)？

中斷的時(shí)候?qū)⒓拇嫫骼锏臈Ｐ畔?，保存到自己的G對(duì)象里面。當(dāng)再次輪到自己執(zhí)行時(shí)，將自己保存的棧信息復(fù)制到寄存器里面，這樣就接著上次之后運(yùn)行了。

我這里只是根據(jù)自己的理解進(jìn)行了簡(jiǎn)單的介紹，想要詳細(xì)了解有關(guān)GMP的底層原理可以去看Go調(diào)度器 G-P-M 模型的設(shè)計(jì)者的文檔或直接看源碼

參考： ()

()

golang 函數(shù)加go關(guān)鍵字后怎樣賦值

i?:=?3

go?func(n?int){

fmt.Println(n)

}(i)

go關(guān)鍵字會(huì)啟動(dòng)一個(gè)goroutine來(lái)執(zhí)行函數(shù)。

go語(yǔ)言語(yǔ)法(基礎(chǔ)語(yǔ)法篇)

import "workname/packetfolder"

導(dǎo)入多個(gè)包

方法調(diào)用 包名.函數(shù)//不是函數(shù)或結(jié)構(gòu)體所處文件或文件夾名

packagename.Func()

前面加個(gè)點(diǎn)表示省略調(diào)用，那么調(diào)用該模塊里面的函數(shù)，可以不用寫模塊名稱了:

當(dāng)導(dǎo)入一個(gè)包時(shí)，該包下的文件里所有init()函數(shù)都會(huì)被執(zhí)行，然而，有些時(shí)候我們并不需要把整個(gè)包都導(dǎo)入進(jìn)來(lái)，僅僅是是希望它執(zhí)行init()函數(shù)而已。下劃線的作用僅僅是為了調(diào)用init()函數(shù)，所以無(wú)法通過(guò)包名來(lái)調(diào)用包中的其他函數(shù)

import _ package

變量聲明必須要使用否則會(huì)報(bào)錯(cuò)。

全局變量運(yùn)行聲明但不使用。

func 函數(shù)名 (參數(shù)1，參數(shù)2，...) (返回值a 類型a, 返回值b 類型b，...)

func 函數(shù)名 (參數(shù)1，參數(shù)2，...) (返回值類型1, 返回值類型2，...)

func (this *結(jié)構(gòu)體名) 函數(shù)名(參數(shù) string) (返回值類型1, 返回值類型2){}

使用大小來(lái)區(qū)分函數(shù)可見(jiàn)性

大寫是public類型

小寫是private類型

func prifunc int{}

func pubfunc int{}

聲明靜態(tài)變量

const value int

定義變量

var value int

聲明一般類型、接口和結(jié)構(gòu)體

聲明函數(shù)

func function () int{}

go里面所有的空值對(duì)應(yīng)如下

通道類型

內(nèi)建函數(shù) new 用來(lái)分配內(nèi)存，它的第一個(gè)參數(shù)是一個(gè)類型，不是一個(gè)值，它的返回值是一個(gè)指向新分配類型零值的指針

func new(Type) *Type

[這位博主有非常詳細(xì)的分析]

Go 語(yǔ)言支持并發(fā)，我們只需要通過(guò) go 關(guān)鍵字來(lái)開(kāi)啟 goroutine 即可。

goroutine 是輕量級(jí)線程，goroutine 的調(diào)度是由 Golang 運(yùn)行時(shí)進(jìn)行管理的。

同一個(gè)程序中的所有 goroutine 共享同一個(gè)地址空間。

語(yǔ)法格式如下:

通道（channel）是用來(lái)傳遞數(shù)據(jù)的一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

通道的聲明

通道可用于兩個(gè) goroutine 之間通過(guò)傳遞一個(gè)指定類型的值來(lái)同步運(yùn)行和通訊。操作符 - 用于指定通道的方向，發(fā)送或接收。如果未指定方向，則為雙向通道。

[這里有比較詳細(xì)的用例]

go里面的空接口可以指代任何類型(無(wú)論是變量還是函數(shù))

聲明空接口

go里面的的強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換語(yǔ)法為:

int(data)

如果是接口類型的強(qiáng)制轉(zhuǎn)成其他類型的語(yǔ)法為:

go里面的強(qiáng)制轉(zhuǎn)換是將值復(fù)制過(guò)去,所以在數(shù)據(jù)量的時(shí)候有比較高的運(yùn)行代價(jià)

為什么要使用 Go 語(yǔ)言?Go 語(yǔ)言的優(yōu)勢(shì)在哪里?

1、簡(jiǎn)單易學(xué)。

Go語(yǔ)言的作者本身就很懂C語(yǔ)言，所以同樣Go語(yǔ)言也會(huì)有C語(yǔ)言的基因，所以對(duì)于程序員來(lái)說(shuō)，Go語(yǔ)言天生就會(huì)讓人很熟悉，容易上手。

2、并發(fā)性好。

Go語(yǔ)言天生支持并發(fā)，可以充分利用多核，輕松地使用并發(fā)。 這是Go語(yǔ)言最大的特點(diǎn)。

描述

Go的語(yǔ)法接近C語(yǔ)言，但對(duì)于變量的聲明有所不同。Go支持垃圾回收功能。Go的并行模型是以東尼·霍爾的通信順序進(jìn)程（CSP）為基礎(chǔ)，采取類似模型的其他語(yǔ)言包括Occam和Limbo，但它也具有Pi運(yùn)算的特征，比如通道傳輸。

在1.8版本中開(kāi)放插件（Plugin）的支持，這意味著現(xiàn)在能從Go中動(dòng)態(tài)加載部分函數(shù)。

與C++相比，Go并不包括如枚舉、異常處理、繼承、泛型、斷言、虛函數(shù)等功能，但增加了 切片(Slice) 型、并發(fā)、管道、垃圾回收、接口（Interface）等特性的語(yǔ)言級(jí)支持。

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