面试官：Go GMP 模型为什么 P 组件如此重要 ？

大家好，我是木川

Go GMP模型 是 Go语言并发性能的关键组成部分，它允许轻松创建大量的 Goroutines，设计思想包括并行性、线程复用以及抢占调度。

Go 1.1 版本前采用的是 GM 模型，存在一些问题，后面增加了 P 组件，实现了 GMP 模型。

一、什么是 GM 模型

Go 在 1.1 版本之前是 GM 模型，GM 模型包含 2 个重要结构，分别是 G、M，没有 P 组件。

G（Goroutines）：用户线程，通过 go 关键字创建，初始栈大小为 2-4K。

M（Machine）：操作系统线程，进入一个调度循环，从全局队列中获取 G，切换到 G 的执行栈上并执行 G 的函数。

二、GM 模型存在的问题

全局队列的锁竞争

当 M 执行 G，必须访问全局队列，因为 M 有多个，当多线程访问同一资源需要加锁保证线程安全，导致激烈的锁竞争。

M 转移 G 增加额外开销

当 M1 在执行 G1 的时候， G1 包含创建新协程 G2，M1 创建了 G2，为了继续执行 G1，需要把 G2 保存到全局队列中，无法保证 G2 是被 M1 处理，造成了很差的局部性。

因为 M1 原本就保存了 G2 的信息，所以 G2 最好是在 M1 上执行，这样的话也不需要转移 G 到全局队列和线程上下文切换。

三、什么是 GMP 模型

为了解决 GM 模型上面存在的问题，在 GM 模型的基础上，新增了一个 P（Processor）组件，让 P 去管理这个 G 对象，M 想要运行 G，必须绑定 P，才能运行 P 所管理的 G。

GMP 模型包含 3 个重要结构，分别是 G、M、P。

G（Goroutines）：用户线程，通过 go 关键字创建，初始栈大小为 2-4K。

M（Machine）：操作系统线程，M 在绑定有效的 P 后，进入一个调度循环，从 P 中获取 G，切换到 G 的执行栈上并执行 G 的函数。

P（Processor)：调度上下文，维护了一组 Goroutine 队列。

四、加了 P 之后解决的问题

1. 每个 P 有自己的本地队列，大幅度减轻了对全局队列的直接依赖，减少了锁竞争。而 GM 模型的性能开销大头就是锁竞争。

2. 局部性较好，当 M1 在执行 G1 的时候， G1 包含创建新协程 G2，M1 创建了 G2，直接将 G2 保存到当前绑定的 P 上，G2 大概率也是被 M1 执行，不需要将 G2 转移到全局 G 队列增加额外开销。

五、为什么 P 的逻辑不加到 M 上

1. M 的数量都会多于 P（M 的数量默认上限是 10000，P 的默认数量是 CPU 核数）， M 如果执行 G 发生系统阻塞调用，阻塞了 M，又不够用的情况下，M 会不断增加，如果本地 G 队列挂载在 M 上，那就意味着本地队列也会随之增加。如果 P 的逻辑加到 M上，导致本地队列的管理会变得复杂，且 work stealing 性能会大幅度下降。

2. 如果 P 的逻辑直接加到 M 上，一旦 M 发生系统调用阻塞，会导致 P 上剩余的 G 也无法执行，G 的并发执行效率下降

六、总结

P 是 Go GMP 模型的关键组件，P 的存在防止一个阻塞的 Goroutine 阻塞整个 M，提高了应用程序的响应性，它在实现高效的并发性能、资源管理等方面发挥了至关重要的作用。

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