Go 高阶 の GMP 模型

一. Golang协程调度器得由来

1.1多线程和多进程带来的弊端

以单核操作系统为例，根据时间片轮转机制，不同的线程就要不断的切换，那么 线程的数量越多，切换成本也就越大，也就越浪费，同样，多线程随着同步竞争（如锁、竞争资源冲突等），让开发变得越来越复杂

简单点来说，携程就是用户级的多线程。

而且进程和线程占用内存比较大

• 进程占用内存 虚拟内存 4GB
• 线程占用内存 约 4MB

所有面临的两个问题，就是 CPU 的高消耗，和 内存的 高 占用。

1.2 Go 怎么做的？

正常的一个线程，是分为用户空间和内核空间的。

我们可以直接把线程的上下两个部分给直接拆开

给他们起个别名，上边的就叫协程，通过协程调度器进行控制协程的切换

二. Goroutine调度器的GMP模型设计思想

GMP 解释

• G：goroutine 协程
• P：processor 处理器
• M：thread 内核线程

1. 全局队列：存放等待运行的 G

2. P的本地队列：

   • 存放等待运行的 G
   • 数量限制：不超过 256 G
   • 优先将新建的 G 放在 P 的本地队列中，如果满了就会放到全局队列中；这里的本地队列，就是比如 G2创建了 G3，那么G3就应该加在 G2所在的队列中。

3. P列表

   • 程序启动时创建
   • 最多有 runtime.GOMAXPROCS() 个，可以配置

4. M列表 : 当前操作系统分配到 Go 程序的内核线程数，他是动态可变的(这里的动态可变，就是指下面阻塞就会创建新的。空闲就会随便或回收)。

   • m的数量go语言本身限制是 10000 个
   • 有一个阻塞，就会创建一个新的 M
   • 如果有 M 空闲，那么就会回收或者睡眠

调度器的设计策略

• 复用线程
  • work stealing 机制
  • hand off 机制
• 利用并行
  • GOMAXPROCS 限定 P 的个数
  • CPU核数/2
• 抢占： 抢占可以理解为，每个CPU 最多分配10ms的时间，每个 goroutine 的优先级都是一样的，如果某个 G 过了 10ms没有执行完，也会被强制剥离cpu，重新加入本地队列。
• 全局 G 队列：当其他的队列取不到的时候，就从全局队列里取一个，一般情况下，刚加入的 GO 会加入到本地队列里，而不会加入到全局队列中。

偷取工作

当本线程无可用的 G 时，尝试从其他线程捆绑的 P 偷取 G，而不是销毁线程。因为内核级线程的开辟和销毁时候相当的消耗资源的。

hand off 传球

当本线程因为 G 进行系统调用阻塞时，线程释放捆绑的 P，把 P 转移给其他空闲的线程执行。让这个 G和这个 M 就捆绑在一起阻塞着

当阻塞完成会怎么样？

当阻塞的 M完成的时候，G会从新放到原来的P本地队列或全局队列中，等待被从新调用，而M就会去找他原来的 P 看能不能再要回来，如果不行的，这样话，他就会去P的队列里，有没有等待调用的，如果有，就拿过来，如果没有，这个 M 就加入到 休眠队列中。

调度器得生命周期

参考文献

[1]https://www.bilibili.com/video/BV19r4y1w7Nx?p=11&share_source=copy_web