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  • GmpEasy协程简单概要

    GmpEasy协程简单概要

    Go为了提供更容易使用的并发方法,使用了goroutine和channel。goroutine来自协程的概念,让一组可复用的函数运行在一组线程之上,即使有协程阻塞,该线程的其他协程也可以被 runtime 调度,转移到其他可运行的线程上。

    Go中,协程被称为goroutine,它非常轻量,一个goroutine只占几KB,并且这几KB就足够goroutine运行完,这就能在有限的内存空间内支持大量goroutine,支持了更多的并发。虽然一个goroutine的栈只占几KB,但实际是可伸缩的,如果需要更多内容, runtime 会自动为goroutine分配。

    Goroutine特点:

    • 占用内存更小(几kb)
    • 调度更灵活(runtime调度)

    解释GMP模型含义

    • M结构是Machine,系统线程,它由操作系统管理,goroutine就是跑在M之上的;M是一个很大的结构,里面维护小对象内存cache(mcache)、当前执行的goroutine、随机数发生器等等非常多的信息
    • P结构是Processor,处理器,它的主要用途就是用来执行goroutine,它维护了一个goroutine队列,即runqueue。Processor的让我们从N:1调度到M:N调度的重要部分。
    • G是goroutine实现的核心结构,它包含了栈,指令指针,以及其他对调度goroutine很重要的信息,例如其阻塞的channel。

    Go调度过程

    首先创建一个G对象,G对象保存到P本地队列或者是全局队列。P此时去唤醒一个M。P继续执行它的执行序。M寻找是否有空闲的P,如果有则将该G对象移动到它本身。接下来M执行一个调度循环(调用G对象->执行->清理线程→继续找新的Goroutine执行)。

    M执行过程中,随时会发生上下文切换。当发生上线文切换时,需要对执行现场进行保护,以便下次被调度执行时进行现场恢复。Go调度器M的栈保存在G对象上,只需要将M所需要的寄存器(SP、PC等)保存到G对象上就可以实现现场保护。当这些寄存器数据被保护起来,就随时可以做上下文切换了,在中断之前把现场保存起来。如果此时G任务还没有执行完,M可以将任务重新丢到P的任务队列,等待下一次被调度执行。当再次被调度执行时,M通过访问G的vdsoSP、vdsoPC寄存器进行现场恢复(从上次中断位置继续执行)。

    更加详细的调度

    当一个Goroutine创建被创建时,Goroutine对象被压入Processor的本地队列或者Go运行时 全局Goroutine队列。Processor唤醒一个Machine,如果Machine的waiting队列没有等待被 唤醒的Machine,则创建一个(只要不超过Machine的最大值,10000),Processor获取到Machine后,与此Machine绑定,并执行此Goroutine。Machine执行过程中,随时会发生上下文切换。当发生上下文切换时,需要对执行现场进行保护,以便下次被调度执行时进行现场恢复。Go调度器中Machine的栈保存在Goroutine对象上,只需要将Machine所需要的寄存器(堆栈指针、程序计数器等)保存到Goroutine对象上即可。如果此时Goroutine任务还没有执行完,Machine可以将Goroutine重新压入Processor的队列,等待下一次被调度执行。 如果执行过程遇到阻塞并阻塞超时(调度器检测这种超时),Machine会与Processor分离,并等待阻塞结束。此时Processor可以继续唤醒Machine执行其它的Goroutine,当阻塞结束时,Machine会尝试”偷取”一个Processor,如果失败,这个Goroutine会被加入到全局队列中,然后Machine将自己转入Waiting队列,等待被再次唤醒。

    在各个Processor运行完本地队列的任务时,会从全局队列中获取任务,调度器也会定期检查全局队列,否则在并发较高的情况下,全局队列的Goroutine会因为得不到调度而”饿死”。如果全局队列也为空的时候,会去分担其它Processor的任务,一次分一半任务,比如,ProcessorA任务完成了,ProcessorB还有10个任务待运行,Processor在获取任务的时候,会一次性拿走5个。(是不是觉得Processor相互之间很友爱啊 _)。

    goroutine切换条件

    在正常情况下,scheduler(调度器)会按照上面的流程进行调度,当一个G(goroutine)的时间片结束后将P(Processor)分配给下一个G,但是线程会发生阻塞等情况,看一下goroutine对线程阻塞等的处理。

    三者关系图

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