MPG模型
1.M代表一个内核线程,也可以称为一个工作线程。goroutine就是跑在M之上的。
2.P代表着处理器(processor),它的主要用途就是用来执行goroutine的,一个P代表执行一个go代码片段的基础(上下文环境),所以它也维护了一个可运行的goroutine队列,和自由的goroutine队列,里面存储了所有需要它来执行的goroutine。
3.G 代表着goroutine 实际的数据结构(就是你封装的那个方法),并维护者goroutine 需要的栈、程序计数器以及它所在的M等信息。
4.Seched代表着一个调度器,它维护有存储空闲的M队列和空闲的P队列,可运行的G队列,自由的G队列以及调度器的一些状态信息等。
操作系统会在物理处理器上调度线程来运行,而 Go 语言的运行时会在逻辑处理器上调度goroutine来运行。每个逻辑处理器都分别绑定到单个操作系统线程。在 1.5 版本以上, Go语言的运行时默认会为每个可用的物理处理器分配一个逻辑处理器。在 1.5 版本之前的版本中, 默认给整个应用程序只分配一个逻辑处理器。这些逻辑处理器会用于执行所有被创建的goroutine。即便只有一个逻辑处理器, Go也可以以神奇的效率和性能,并发调度无数个goroutine。
在图 1中,可以看到操作系统线程、逻辑处理器和本地运行队列之间的关系。如果创建一个 goroutine 并准备运行,这个 goroutine 就会被放到调度器的全局运行队列中。之后,调度器就将这些队列中的 goroutine 分配给一个逻辑处理器,并放到这个逻辑处理器对应的本地运行队列中,本地运行队列中的 goroutine 会一直等待直到自己被分配的逻辑处理器执行。
图1

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有时,正在运行的 goroutine 需要执行一个阻塞的系统调用,如打开一个文件。当这类调用发生时,线程和 goroutine 会从逻辑处理器上分离,该线程会继续阻塞,等待系统调用的返回。与此同时,这个逻辑处理器就失去了用来运行的线程。所以,调度器会创建一个新线程,并将其绑定到该逻辑处理器上。之后,调度器会从本地运行队列里选择另一个 goroutine 来运行。一旦被阻塞的系统调用执行完成并返回,对应的 goroutine 会放回到本地运行队列,而之前的线程会保存好,以便之后可以继续使用。
如果一个 goroutine 需要做一个网络 I/O 调用,流程上会有些不一样。在这种情况下,goroutine会和逻辑处理器分离,并移到集成了网络轮询器的运行时。一旦该轮询器指示某个网络读或者写操作已经就绪,对应的 goroutine 就会重新分配到逻辑处理器上来完成操作。调度器对可以创建的逻辑处理器的数量没有限制,但语言运行时默认限制每个程序最多创建 10 000 个线程。这个限制值可以通过调用 runtime/debug 包的 SetMaxThreads 方法来更改。如果程序试图使用更多的线程,就会崩溃。
go的协程是非抢占式的,由协程主动交出控制权,也就是说,上面在发生IO操作时,并不是调度器强制切换执行其他的协程,而是当前协程交出了控制权,调度器才去执行其他协程。我们列举一下goroutine可能切换的点:
I/O,select
channel
等待锁
runtime.Gosched()
这些点是go协程可能切换的地方,但是并不是一定切换的。
正是因为是非抢占式的,所以才轻松的构造上万的协程,如果是抢占式,那么就会在切换任务时,保存当前的上下文环境,因为当前线程如果正在做一件事,做到一半,我们就强制停止,这时我们就必须多保存很多信息,避免再次切换回来时任务出错。