Golang的GMP调度模型
Go并发模型
Golang 语言中实现了两种并发模式
一种是我们熟悉的线程与锁并发模型,它主要依赖于共享内存实现.(共享内存的线程与锁并发模型)
另一种是 Golang 中倡导使用的 CSP(communicating sequential processes)通信顺序进程模型.
Go并发调度的GMP模型

G: 表示goroutine,每个goroutine都有自己的栈空间,定时器,初始化的栈空间在2k左右,空间会随着需求增长。
P: 代表调度器,负责调度goroutine,维护一个本地goroutine队列,M从P上获得goroutine并执行,同时还负责部分内存的管理。
M: 抽象化代表内核线程,记录内核线程栈信息,当goroutine调度到线程时,使用该goroutine自己的栈信息。
(1) 全局队列(Global Queue):存放等待运行的 G。
(2) P 的本地队列:同全局队列类似,存放的也是等待运行的 G,存的数量有限,不超过 256 个。新建 G’时,G’优先加入到 P 的本地队列,如果队列满了,则会把本地队列中一半的 G 移动到全局队列。
(3) P 列表:所有的 P 都在程序启动时创建,并保存在数组中,最多有 GOMAXPROCS(可配置) 个。
(4) M:线程想运行任务就得获取 P,从 P 的本地队列获取 G,P 队列为空时,M 也会尝试从全局队列拿一批 G 放到 P 的本地队列,或从其他 P 的本地队列偷一半放到自己 P 的本地队列。M 运行 G,G 执行之后,M 会从 P 获取下一个 G,不断重复下去。
Goroutine 调度器和 OS 调度器是通过 M 结合起来的,每个 M 都代表了 1 个内核线程,OS 调度器负责把内核线程分配到 CPU 的核上执行。
有关 P 和 M 的个数问题:
(1) P 的数量:由启动时环境变量 $GOMAXPROCS 或者是由 runtime 的方法 GOMAXPROCS() 决定。这意味着在程序执行的任意时刻都只有 $GOMAXPROCS 个 goroutine 在同时运行。
(2) M 的数量: go 语言本身的限制:go 程序启动时,会设置 M 的最大数量,默认 10000. 但是内核很难支持这么多的线程数,所以这个限制可以忽略。
runtime/debug 中的 SetMaxThreads 函数,设置 M 的最大数量。
一个 M 阻塞了,会创建新的 M。
M 与 P 的数量没有绝对关系,一个 M 阻塞,P 就会去创建或者切换另一个 M,所以,即使 P 的默认数量是 1,也有可能会创建很多个 M 出来
1、P 何时创建:在确定了 P 的最大数量 n 后,运行时系统会根据这个数量创建 n 个 P。
2、M 何时创建:没有足够的 M 来关联 P 并运行其中的可运行的 G。比如所有的 M 此时都阻塞住了,而 P 中还有很多就绪任务,就会去寻找空闲的 M,而没有空闲的,就会去创建新的 M。
调度器的设计策略
复用线程:
避免频繁的创建、销毁线程,而是对线程的复用。
1)work stealing 机制
当本线程无可运行的 G 时,尝试从其他线程绑定的 P 偷取 G,而不是销毁线程。
2)hand off 机制
当本线程因为 G 进行系统调用阻塞时,线程释放绑定的 P,把 P 转移给其他空闲的线程执行。
利用并行:
GOMAXPROCS 设置 P 的数量,最多有 GOMAXPROCS 个线程分布在多个 CPU 上同时运行。GOMAXPROCS 也限制了并发的程度,比如 GOMAXPROCS = 核数/2,则最多利用了一半的 CPU 核进行并行。
抢占:
在 coroutine 中要等待一个协程主动让出 CPU 才执行下一个协程,在 Go 中,一个 goroutine 最多占用 CPU 10ms,防止其他 goroutine 被饿死,这就是 goroutine 不同于 coroutine 的一个地方。
全局 G 队列:
在新的调度器中依然有全局 G 队列,但功能已经被弱化了,当 M 执行 work stealing 从其他 P 偷不到 G 时,它可以从全局 G 队列获取 G。