模型概述

1 .每一個(gè)os線程都有一個(gè)固定各大小的內(nèi)存塊來做棧大磺，這個(gè)棧會(huì)用來存儲(chǔ)當(dāng)前正在被調(diào)用或者掛起的的函數(shù)內(nèi)部變量
2 .這個(gè)棧是可大可小的，2M對(duì)于一個(gè)小的goroutine來說是很大的探膊，但是對(duì)于一個(gè)復(fù)雜任務(wù)來說又是很小的杠愧。所以設(shè)計(jì)成是可擴(kuò)展的。
3 .在go中逞壁，每一個(gè)goroutine是一個(gè)獨(dú)立的執(zhí)行單元流济，相對(duì)于每個(gè)os線程固定分配的2M大小，goroutine的棧采用了動(dòng)態(tài)擴(kuò)容的方式腌闯，初始大小僅為2kb绳瘟，隨著任務(wù)執(zhí)行按需增長，最大可達(dá)1GB,而且完全由go自己的調(diào)度器來實(shí)現(xiàn)調(diào)度
4.此外姿骏，GC還會(huì)周期性的將不在使用的內(nèi)存回收糖声，收縮棧空間工腋。
5.任何用戶線程最中肯定是需要由OS線程來執(zhí)行的姨丈，但是G并不是直接綁定os線程運(yùn)行，而是使用P來作為兩者的中介
6 .

線程模型

1 .線程是處理器調(diào)度和分配的基本單位擅腰，線程是進(jìn)程內(nèi)部的一個(gè)執(zhí)行單元蟋恬，每個(gè)進(jìn)程至少有一個(gè)主執(zhí)行線程，無需用戶主動(dòng)創(chuàng)建趁冈，是由系統(tǒng)創(chuàng)建的歼争，用戶需要的是在應(yīng)用程序內(nèi)部創(chuàng)建其他線程拜马，多個(gè)線程并發(fā)的運(yùn)行與一個(gè)進(jìn)程中
2 .進(jìn)程是資源擁有的基本單位。每個(gè)進(jìn)程是由私有的虛擬地址空間沐绒，代碼俩莽，數(shù)據(jù)和其他各種系統(tǒng)資源組成
3 .語言的并發(fā)模型，到了操作系統(tǒng)層面乔遮，一定是以線程形態(tài)存在的扮超。
4 .線程可以看成是進(jìn)程中的控制流，一個(gè)進(jìn)程至少會(huì)包含一個(gè)線程蹋肮，因?yàn)槠渲兄辽儆幸粋€(gè)控制流持續(xù)運(yùn)行
5 .一個(gè)進(jìn)程的第一個(gè)線程一定會(huì)隨著這個(gè)進(jìn)程的啟動(dòng)而創(chuàng)建出刷，創(chuàng)建的方法就是系統(tǒng)調(diào)用pthread create函數(shù)
6 .擁有多個(gè)線程的進(jìn)程可以并發(fā)執(zhí)行多個(gè)任務(wù)，如果某個(gè)任務(wù)被阻塞坯辩，也不會(huì)影響其他任務(wù)的正常執(zhí)行馁龟。
7 .線程不能獨(dú)立于進(jìn)程存在，他的生命周期不能逾越所屬的進(jìn)程的生命周期
8 .事實(shí)上Go調(diào)度器有一個(gè)復(fù)用機(jī)制漆魔，每次使用go關(guān)鍵字的時(shí)候它會(huì)檢查當(dāng)前結(jié)構(gòu)體M中的P中坷檩，是否有可用的結(jié)構(gòu)體G。如果有改抡，則直接從中取一個(gè)矢炼，否則，需要分配一個(gè)新的結(jié)構(gòu)體G雀摘。如果分配了新的G裸删，需要將它掛到runtime的相關(guān)隊(duì)列中，但是調(diào)度器卻沒有限制goroutine的數(shù)量阵赠，這在瞬時(shí)性goroutine爆發(fā)的場(chǎng)景下就可能來不及復(fù)用G而依然創(chuàng)建了大量的goroutine涯塔，

進(jìn)程

1 .正在執(zhí)行的程序。是CPU資源分配和調(diào)度的獨(dú)立單位
2 .進(jìn)程分為三個(gè)部分：程序清蚀，數(shù)據(jù)集匕荸，進(jìn)程控制塊三部分
3 .進(jìn)程的局限是創(chuàng)建，撤銷和切換的開銷比較大

線程

1 .線程是進(jìn)程之后發(fā)展而來的概念枷邪，也叫輕量級(jí)進(jìn)程榛搔，是程序執(zhí)行中最小的執(zhí)行單元
2 .一個(gè)進(jìn)程可以包含多個(gè)線程，線程的有點(diǎn)事減小了程序并發(fā)執(zhí)行的開銷东揣，提高了操作系統(tǒng)的并發(fā)性能
3 .缺點(diǎn)是線程沒有自己的系統(tǒng)資源践惑，只有運(yùn)行時(shí)必不可少的資源，同一進(jìn)程的各個(gè)線程可以共享進(jìn)程所擁有的系統(tǒng)資源
4 .某些獨(dú)占性資源存在鎖機(jī)制嘶卧，處理不當(dāng)會(huì)產(chǎn)生死鎖

協(xié)程

1 .一種用戶態(tài)的輕量級(jí)線程尔觉，又叫微線程
2 .協(xié)程的調(diào)度完全由用戶控制。一旦完成任務(wù)芥吟，協(xié)程就會(huì)退出
3 .協(xié)程最大的有點(diǎn)事輕量級(jí)侦铜，可以創(chuàng)建上萬個(gè)而不會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)資源枯竭
4 .協(xié)程執(zhí)行效率高专甩，沒有線程切換的開銷。線程數(shù)量越多钉稍，協(xié)程的性能優(yōu)勢(shì)越明顯

G

1.表示goroutine,每個(gè)goroutine對(duì)應(yīng)一個(gè)G結(jié)構(gòu)體涤躲，g存儲(chǔ)goroutine的運(yùn)行棧，運(yùn)行狀態(tài)以及任務(wù)函數(shù)
2.可重用贡未。
3.g并非執(zhí)行體种樱，必須綁定到p上才能被調(diào)度執(zhí)行
4.g的眼里只有p，在g的眼里羞秤，p提供了g運(yùn)行的一切資源和環(huán)境缸托，p就是他的“CPU”

P

1.一個(gè)抽象的資源或者上下文左敌，表示一個(gè)邏輯處理器一個(gè)p綁定一個(gè)os線程
2.對(duì)于M來說瘾蛋，p提供相關(guān)的執(zhí)行環(huán)境，如內(nèi)存分配,任務(wù)隊(duì)列等
3.p的數(shù)量決定了系統(tǒng)最大可并行的G的數(shù)量矫限，p的數(shù)量是由GOMASXPROCS決定的哺哼，但是最大值為256

M

1.os線程抽象，代表真正可以執(zhí)行計(jì)算的資源叼风，在綁定有效的P后取董，進(jìn)入調(diào)度器循環(huán)
2.循環(huán)機(jī)制就是從全局隊(duì)列，p的本地隊(duì)列以及等待隊(duì)列中獲取G无宿，切換g的執(zhí)行棧上面執(zhí)行g(shù)的函數(shù)
3.調(diào)用goexit做清理工作并回到M,如此反復(fù)茵汰，m并不保留g的狀態(tài)，這是g可以跨M調(diào)度
4.m數(shù)量是不固定的孽鸡，為了防止創(chuàng)建太多os線程導(dǎo)致調(diào)度不過來蹂午，最大顯示為10000

調(diào)度模型

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1.go調(diào)度器工作時(shí)會(huì)維護(hù)兩種用來保存G的工作隊(duì)列，一個(gè)是全局隊(duì)列彬碱，一個(gè)是每個(gè)p的本地隊(duì)列
2.當(dāng)使用go關(guān)鍵字創(chuàng)建一個(gè)新的gogroutine時(shí)豆胸，他會(huì)優(yōu)先被放入本地的p隊(duì)列
3.為了運(yùn)行g(shù),m需要綁定一個(gè)p,接著m會(huì)啟動(dòng)一個(gè)os線程，循環(huán)從p的本地隊(duì)列里面取出一個(gè)g并且執(zhí)行巷疼。
4.當(dāng)m執(zhí)行完p的本地隊(duì)列中的所有g(shù)之后晚胡，p就會(huì)先去全局隊(duì)列找一下，如果沒有的話嚼沿，就去另外的一個(gè)p估盘，從他的隊(duì)列拿走一半的p到自己的隊(duì)列中去執(zhí)行
5.調(diào)度阻塞的情況
5.1.用戶態(tài)的阻塞

1.當(dāng)goroutine因?yàn)閏hannel操作或者net work i/o操作而阻塞的時(shí)候，對(duì)應(yīng)的G會(huì)被放到某個(gè)wait隊(duì)列中骡尽，改G的狀態(tài)由gruning變?yōu)間waiting遣妥，M會(huì)跳過這個(gè)g去執(zhí)行下一個(gè)g
2 .golang已經(jīng)用netpooler實(shí)現(xiàn)了goroutine網(wǎng)絡(luò)io阻塞，這個(gè)不會(huì)導(dǎo)致m被阻塞爆阶，僅僅會(huì)阻塞g
3 .當(dāng)阻塞的g被另一端的g2喚醒的時(shí)候燥透，如channel的可讀和寫通知沙咏，g被標(biāo)記為runable,嘗試加入g2所在的p的runnext，然后在世p的本地隊(duì)列 和全局隊(duì)列

5.2.系統(tǒng)調(diào)用阻塞

1 .當(dāng)g被阻塞到某個(gè)系統(tǒng)調(diào)用上時(shí)班套，g會(huì)阻塞在gsyscall狀態(tài)肢藐，m處于block on syscall狀態(tài)，注意吱韭，此時(shí)的m可被搶占式調(diào)度的吆豹，執(zhí)行該G的m會(huì)與p解綁。p會(huì)嘗試與其他idle的m綁定理盆，繼續(xù)執(zhí)行剩余的g
2 .如果沒有其他運(yùn)行的m痘煤，但是p的本地隊(duì)列任然有g(shù)需要執(zhí)行，則新建一個(gè)M
3 .系統(tǒng)調(diào)用完成之后猿规，g會(huì)重新嘗試獲取一個(gè)運(yùn)行的p進(jìn)入他的本地隊(duì)列恢復(fù)執(zhí)行衷快，如果沒有g(shù)會(huì)被加上runable標(biāo)記，加入全局隊(duì)列
4 .搶占式調(diào)度的原理讓runtime有機(jī)會(huì)檢查是否需要執(zhí)行搶占調(diào)度姨俩。這種解決方案只能說局部解決了“餓死”問題蘸拔，對(duì)于沒有函數(shù)調(diào)用，純算法循環(huán)計(jì)算的G环葵，scheduler依然無法搶占
5 .如果此時(shí)沒有idle的M调窍，則會(huì)新創(chuàng)建一個(gè)M，這就是為何大量I/O操作導(dǎo)致大量Thread被創(chuàng)建的原因

5.3 .如果一個(gè)goroutine在某個(gè)操作上阻塞张遭，Go運(yùn)行時(shí)會(huì)調(diào)度另外一 個(gè)goroutine邓萨。即使成千上萬的Goroutine被創(chuàng)建了出來，如果它們阻塞在某個(gè)操作上菊卷，也不會(huì)浪費(fèi)系統(tǒng)資源缔恳。從操作系統(tǒng)的視角來看，你的程序的行為就像是一個(gè)事件驅(qū)動(dòng)的C程序似的
6 .將創(chuàng)建的goroutine按照一定的算法放到“CPU”上執(zhí)行的程序就稱為goroutine調(diào)度器或者goroutine scheduler
7 .一個(gè)go程序?qū)Σ僮飨到y(tǒng)來說只是一個(gè)用戶級(jí)程序的烁，對(duì)操作系統(tǒng)來說褐耳，并不知道goroutine的存在
8 .goroutine的調(diào)度全靠go自己完成，實(shí)現(xiàn)go程序內(nèi)goroutine之間公平的競(jìng)爭(zhēng)cpu資源
9 .將goroutines按照一定算法放到不同的操作系統(tǒng)線程中去執(zhí)行渴庆。這種在語言層面自帶調(diào)度器的铃芦，我們稱之為**原生支持[并發(fā)]
10 .

搶占式調(diào)度G的細(xì)節(jié)

1 .和操作系統(tǒng)按時(shí)間片調(diào)度線程不同，go沒有時(shí)間片的概念襟雷，如果某個(gè)p沒有被system call調(diào)用刃滓，沒有io操作，沒有阻塞在一個(gè)channel上面耸弄，m停下當(dāng)前g執(zhí)行下一個(gè)g的方式咧虎，也是搶占式調(diào)度
2 .除非無限循環(huán)或者死循環(huán)，否則只要g調(diào)用函數(shù)计呈，go runtime就有搶占g的機(jī)會(huì)砰诵。
3 .go程序啟動(dòng)的時(shí)候征唬，runtime會(huì)啟動(dòng)一個(gè)名為system的m，執(zhí)行以下操作

1 .每隔20us-10ms啟動(dòng)一次
2 .釋放閑置唱過5分鐘的物理內(nèi)存
3 .如果超過2分鐘沒有垃圾回收茁彭。強(qiáng)制執(zhí)行
4 .將長時(shí)間未處理的netpoll結(jié)果添加到 任務(wù)隊(duì)列中
5 .向長時(shí)間運(yùn)行的g任務(wù)發(fā)出搶占式調(diào)度 10ms這么長的執(zhí)行時(shí)間
6 .收回因syscall長時(shí)間阻塞的p

M-G出現(xiàn)的問題

1 .單一全局互斥鎖和集中狀態(tài)存儲(chǔ)的存在導(dǎo)致所有的goroutine相關(guān)操作总寒，比如創(chuàng)建和重新調(diào)度，都需要上鎖
2 .goroutine傳遞問題理肺，m需要經(jīng)常在M之間傳遞可運(yùn)行的goroutine摄闸，這導(dǎo)致調(diào)度延遲增大以及額外的性能損耗
3 .每個(gè)M做內(nèi)存緩存，導(dǎo)致內(nèi)存占用過高妹萨，數(shù)據(jù)局部性較差
4 .由于syscall調(diào)用而形成的劇烈的worker thread阻塞和解除阻塞年枕，導(dǎo)致額外的性能損耗
5 .最后的調(diào)度實(shí)現(xiàn)

1 .每個(gè)P維護(hù)一個(gè)本地的G隊(duì)列
2 .當(dāng)一個(gè)G被創(chuàng)建出來，或者變?yōu)榭蓤?zhí)行狀態(tài)時(shí)乎完，就放到本地的p可執(zhí)行隊(duì)列中
3 .當(dāng)一個(gè)g在M里面執(zhí)行結(jié)束后熏兄，p會(huì)從隊(duì)列中把G取出，如果此時(shí)p的隊(duì)列為空囱怕，P也不會(huì)就這么在那躺尸啥都不干霍弹，它會(huì)先嘗試從Global隊(duì)列尋找G來執(zhí)行，如果Global隊(duì)列為空娃弓，它會(huì)隨機(jī)挑選另外一個(gè)P，從它的隊(duì)列里中拿走一半的G到自己的隊(duì)列中執(zhí)行