Golang调度器的GMP模型

本文基于Golang go1.15.2 darwin/amd64

前言

首先看以下并发和并行概念： - 并发(concurrent): 逻辑上处理同时的任务的能力 - 并行(parallel): 物理上同一时间处理不同任务

一般来说，并发对应在单个处理器，通过串行的时间片分配（time slice）来执行任务。而并发，对应多个处理器，来执行不同的任务。

Goroutine

Goroutine

runtime/runtime2.goGoroutinegoid

Goroutineruntime/proc.go

M是一个线程，每个M都有一个线程的栈。如果没有给线程的栈分配内存，操作系统会给线程的栈分配默认的内存。当线程的栈制定，M.stack->G.stack, M的PC寄存器会执行G提供的函数。

P(处理器，Processor)是一个抽象的概念，不是物理上的CPU。当一个P有任务，需要创建或者唤醒一个系统线程去处理它队列中的任务。

GOMAXPROCS

首先创建一个G对象，然后G被保存在P的本地队列或者全局队列（global queue）。这时P会唤醒一个M。P按照它的执行顺序继续执行任务。M寻找一个空闲的P，如果找得到，将G移动到它自己。然后M执行一个调度循环：调用G对象->执行->清理线程->继续寻找Goroutine。

在M的执行过程中，上下文切换随时发生。当切换发生，任务的执行现场需要被保护，这样在下一次调度执行可以进行现场恢复。M的栈保存在G对象，只有现场恢复需要的寄存器(SP,PC等)，需要被保存到G对象。

如果G对象还没有被执行，M可以将G重新放到P的调度队列，等待下一次的调度执行。当调度执行时，M可以通过G的vdsoSP, vdsoPC 寄存器进行现场恢复。

P队列 P有2种类型的队列：
本地队列：本地的队列是无锁的，没有数据竞争问题，处理速度比较高。
全局队列：是用来平衡不同的P的任务数量，所有的M共享P的全局队列。
线程清理 G的调度是为了实现P/M的绑定，所以线程清理就是释放P上的G，让其他的G能够被调度。
主动释放(active release)：典型的例子是，执行G任务时，发生了系统调用(system call)，这时M会处于阻塞（Block）状态。调度器会设置一个超时时间，来释放P。
被动释放(passive release)：如果系统调用发生，监控程序需要扫描处于阻塞状态的P/M。这时，超时之后，P资源会回收，程序被安排给队列中的其他G任务。

GOMAXPROCSruntimeGOMAXPROCS()runtimedebugSetMaxThreads()

M的数量和P的数量没有关系。如果当前的M阻塞，P的goroutine会运行在其他的M上，或者新建一个M。所以可能出现有很多个M，只有1个P的情况。

调度策略是为了尽可能地复用线程，避免频繁地创建，销毁线程。有2中策略： - Work Stealing: 当没有运行的G时，从其他P的队列上获得G - Hand Off: 当M阻塞时，将P转移到其他空闲的M。

全局的Goroutine队列，当Work Stealing失败，M可以从这个队列获取G任务。

runtime.mainsysmonsysmon

sysmonsysmon

go func(){}goroutine

M0: M0是首先创建的线程。它就像系统初始化，启动第一个G，然后变成普通的M。 G0: 当M创建时，G0就创建了。G0用来调度其他的G。每个M都有自己的G0。当系统调用或者goroutine调度，G0的内存栈就会被占用。

看下面的例子，

GOMAXPROCSruntime.mainmain.mainruntime.maindeferpanicruntime.exit