Golang的协程调度机制

调度器的三个基本对象

Go 的协程(goroutine) 和我们常见的线程(Thread)一样,拥有其调度器。

  • G (Goroutine),代表协程,也就是每次代码中使用 go 关键词时候会创建的一个对象。存储了goroutine的执行stack信息、状态、任务函数等,G对象是可以重用的。
  • M (Work Thread),代表着真正的执行计算资源,工作线程。
  • P (Processor),表示逻辑processor,P的数量决定了最大可并行的G的数量。代表一个处理器,又称上下文

M-P-G三者的关系与特点:

  • 每一个运行的 M 都必须绑定一个 P,线程M 创建后会去检查并执行G (goroutine)对象
  • 每一个 P 保存着一个协程G 的队列
  • 除了每个 P 自身保存的 G 的队列外,调度器还拥有一个全局的 G 队列
  • M 从队列中提取 G,并执行
  • P 的个数就是GOMAXPROCS(最大256),启动时固定的,一般不修改
  • M 的个数和 P 的个数不一定一样多(会有休眠的M 或 P不绑定M )(最大10000)
  • P 是用一个全局数组(255)来保存的,并且维护着一个全局的 P 空闲链表

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局部G队列与全局G队列的关系

  • 全局G任务队列会和各个本地G任务队列按照一定的策略互相交换。没错,就是协程任务交换
  • G任务的执行顺序是,先从本地队列找,本地没有则从全局队列
  • 转移
    • 局部与全局,全局G个数 / P个数
    • 局部与局部,一次性转移一半

Gorutine从入队到执行

  1. 当我们创建一个G对象,就是 gorutine,它会加入到本地队列或者全局队列

  2. 如果还有空闲的P,则创建一个M 绑定该 P ,注意!这里,P 此前必须还没绑定过M 的,否则不满足空闲的条件。细节点:

    1. 先找到一个空闲的P,如果没有则直接返回

    2. P 个数不会占用超过自己设定的cpu个数

    3. P 在被 M 绑定后,就会初始化自己的 G 队列,此时是一个空队列

    4. 注意这里的一个点

      • 无论在哪个 M 中创建了一个 G,只要 P 有空闲的,就会引起新 M 的创建
      • 不需考虑当前所在 M 中所绑的 P 的 G 队列是否已满
      • 新创建的 M 所绑的 P 的初始化队列会从其他 G 队列中取任务过来
    5. 这里留下第一个问题:

      如果一个G任务执行时间太长,它就会一直占用 M 线程,由于队列的G任务是顺序执行的,其它G任务就会阻塞,如何避免该情况发生? --①

  3. M 会启动一个底层线程循环执行能找到的 G 任务。这里的寻找的 G 从下面几方面找:

    • 当前 M 所绑的 P 队列中找
    • 去别的 P 的队列中找
    • 去全局 G 队列中找
  4. G任务的执行顺序是,先从本地队列找,本地没有则从全局队列找

  5. 程序启动的时候,首先跑的是主线程,然后这个主线程会绑定第一个 P

  6. 入口 main 函数,其实是作为一个 goroutine 来执行

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