Go调度器原理

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• GPM模型
  一个G对应一个goroutine

  一个P对应一个逻辑处理器，并维护一个G的本地运行队列，数量与GOMAXPROCS数量一致，指最大并行数

  一个M对应一个内核线程，数量不固定，由go运行时指定，默认设置为最大10000.

  gorutine 与 内核线程 N:M映射

• 全局运行队列
  go运行时会维护一个G的全局运行队列，p会在一定条件下，来全局运行队列中拿G放到自己的本地运行队列中。全局运行队列会使用mutex来控制多个p的并发访问。

  全局运行对列使用mutex来实现多个p的并发访问，由于锁的竞争太严重，所以每个p中引入了本地运行队列，以减少锁的竞争。

• 本地运行队列
  每一个p都会维护一个G的本地运行队列，p会不断的在本地运行队列中取出G挂载到内核线程上去运行。当通过 go 关键字创建一个新的 goroutine 的时候，它会优先被放入 P 的本地队列。

• netpoll（网络轮询器）
  比如select/poll/epoll等IO多路复用，goroutine将被挂起，直到IO事件触发，这是将goroutine重新放回运行队列中。

• 调度过程
  p首先检查本地运行队列，如果本地运行队列为空，首先会去检查全局运行队列（需要加锁），如果全局运行队列也为空，然后去检查网络轮询器(network poller)中是否有IO事件被触发，如果还没有，这时会进行”窃取“，即去其他p的本地运行队列中拿一部分G放到自己的本地运行队列中。

• sysmon
  go程序在启动时，会启动一个sysmon（系统监视器）的m，这个m无须与p绑定即可运行，每20us~10ms启动一次,它完成的工作主要有：

  • 释放闲置超过5分钟的span物理内存；
  • 如果超过2分钟没有垃圾回收，强制执行；
  • 将长时间未处理的netpoll结果添加到任务队列；
  • 向长时间运行的G任务发出抢占调度；
  • 收回因syscall长时间阻塞的P；

• 抢占式调度
  当某个goroutine执行超过10ms，sysmon会向其发起抢占调度请求，goroutine调度没有时间片的概念，通过设置标记来进行抢占式操作。

  基于协作的抢占式调度器 - 1.2 ~ 1.13

  基于信号的抢占式调度器 - 1.14 ~ 至今

• channel
  试图写入或读取channel而被阻塞的gorutine会被阻塞到channel中的sendq或recvq（写/读队列中），不会放到全局运行队列，或者p的本地运行队列中

• 总结
  goroutine的调度不需要让 CPU 在用户态和内核态之间切换，这种实现方式相比内核级线程可以做的很轻量级，对系统资源的消耗会小很多