1、Golang调度器的由来

2、Goroutine调度器的GMP模型及设计思想

3、Goroutine调度场景过程全图文解析

早期的单进程操作系统,面临2个问题:

1.单一的执行流程,计算机只能一个任务一个任务处理。

2.进程阻塞所带来的CPU时间浪费。

多进程/线程时代有了调度器需求:

golang 之GPM模型_用户态

 

进程拥有太多的资源,进程的创建、切换、销毁,都会占用很长的时间,CPU虽然利用起来了,但如果进程过多,CPU有很大的一部分都被用来进行进程调度了

多进程、多线程已经提高了系统的并发能力,但是在当今互联网高并发场景下,为每个任务都创建一个线程是不现实的,因为会消耗大量的内存(进程虚拟内存会占用4GB[32位操作系统], 而线程也要大约4MB)。

大量的进程/线程出现了新的问题

  • 高内存占用
  • 调度的高消耗CPU

好了,然后工程师们就发现,其实一个线程分为“内核态“线程和”用户态“线程。

一个“用户态线程”必须要绑定一个“内核态线程”,但是CPU并不知道有“用户态线程”的存在,它只知道它运行的是一个“内核态线程”(Linux的PCB进程控制块)。

golang 之GPM模型_内核态_02

 

 golang 之GPM模型_程序启动_03

 

Go语言的协程goroutine
​runtime​
​runtime​

Goroutine特点:

  • 占用内存更小(几kb)
  • 调度更灵活(runtime调度)

Goroutine调度器的GMP模型的设计思想:

面对之前调度器的问题,Go设计了新的调度器。

在新调度器中,出列M(thread)和G(goroutine),又引进了P(Processor)。

Processor,它包含了运行goroutine的资源,如果线程想运行goroutine,必须先获取P,P中还包含了可运行的G队列。

在Go中,线程是运行goroutine的实体,调度器的功能是把可运行的goroutine分配到工作线程上

golang 之GPM模型_复用_04

 

​GOMAXPROCS​

Goroutine调度器和OS调度器是通过M结合起来的,每个M都代表了1个内核线程,OS调度器负责把内核线程分配到CPU的核上执行

有关P和M的个数问题:

1、P的数量:

​$GOMAXPROCS​​runtime​​GOMAXPROCS()​​$GOMAXPROCS​

2、M的数量:

  • go语言本身的限制:go程序启动时,会设置M的最大数量,默认10000.但是内核很难支持这么多的线程数,所以这个限制可以忽略。
  • runtime/debug中的SetMaxThreads函数,设置M的最大数量
  • 一个M阻塞了,会创建新的M。

M与P的数量没有绝对关系,一个M阻塞,P就会去创建或者切换另一个M,所以,即使P的默认数量是1,也有可能会创建很多个M出来。

复用线程:避免频繁的创建、销毁线程,而是对线程的复用。

1)work stealing机制

​ 当本线程无可运行的G时,尝试从其他线程绑定的P偷取G,而不是销毁线程。

2)hand off机制

​ 当本线程因为G进行系统调用阻塞时,线程释放绑定的P,把P转移给其他空闲的线程执行。

​GOMAXPROCS​​GOMAXPROCS​​GOMAXPROCS​​GOMAXPROCS = 核数/2​

抢占:在coroutine中要等待一个协程主动让出CPU才执行下一个协程,在Go中,一个goroutine最多占用CPU 10ms,防止其他goroutine被饿死,这就是goroutine不同于coroutine的一个地方。

全局G队列:在新的调度器中依然有全局G队列,但功能已经被弱化了,当M执行work stealing从其他P偷不到G时,它可以从全局G队列获取G。

golang 之GPM模型_go语言_05

 

 (4)调度器的生命周期

golang 之GPM模型_内核态_06

特殊的M0和G0

M0

​M0​

G0

​G0​