前言
Goroutine調度是一個很複雜的機制，儘管Go源碼中提供了大量的註釋，但對其原理沒有一個好的理解的情況下去讀源碼收穫不會很大。下面嘗試用簡單的語言描述一下Goroutine調度機制，在此基礎上再去研讀源碼效果可能更好一些。
1. 線程池的缺陷
我們知道，在高併發應用中頻繁創建線程會造成不必要的開銷，所以有了線程池。線程池中預先保存一定數量的線程，而新任務將不再以創建線程的方式去執行，而是將任務發佈到任務隊列，線程池中的線程不斷的從任務隊列中取出任務並執行，可以有效的減少線程創建和銷燬所帶來的開銷。
下圖展示一個典型的線程池：
爲了方便下面的敘述，我們把任務隊列中的每一個任務稱作G，而G往往代表一個函數。
線程池中的線程worker線程不斷的從任務隊列中取出任務並執行。而worker線程的調度則交給操作系統進行調度。
如果worker線程執行的G任務中發生系統調用，則操作系統會將該線程置爲阻塞狀態，也意味着該線程在怠工，也意味着消費任務隊列的worker線程變少了，也就是說線程池消費任務隊列的能力變弱了。
如果任務隊列中的大部分任務都會進行系統調用，則會讓這種狀態惡化，大部分worker線程進入阻塞狀態，從而任務隊列中的任務產生堆積。
解決這個問題的一個思路就是重新審視線程池中線程的數量，增加線程池中線程數量可以一定程度上提高消費能力，但隨着線程數量增多，由於過多線程爭搶CPU，消費能力會有上限，甚至出現消費能力下降。 如下圖所示：
2. Goroutine調度器
線程數過多，意味着操作系統會不斷的切換線程，頻繁的上下文切換就成了性能瓶頸。 Go提供一種機制，可以在線程中自己實現調度，上下文切換更輕量，從而達到了線程數少，而併發數並不少的效果。而線程中調度的就是Goroutine.
早期Go版本，比如1.9.2版本的源碼註釋中有關於調度器的解釋。
Goroutine 調度器的工作就是把“ready-to-run”的goroutine分發到線程中。
Goroutine主要概念如下：
- G（Goroutine）: 即Go協程，每個go關鍵字都會創建一個協程。
- M（Machine）： 工作線程，在Go中稱爲Machine。
- P(Processor): 處理器（Go中定義的一個摡念，不是指CPU），包含運行Go代碼的必要資源，也有調度goroutine的能力。
M必須擁有P纔可以執行G中的代碼，P含有一個包含多個G的隊列，P可以調度G交由M執行。其關係如下圖所示：
圖中M是交給操作系統調度的線程，M持有一個P，P將G調度進M中執行。P同時還維護着一個包含G的隊列（圖中灰色部分），可以按照一定的策略將不能的G調度進M中執行。
P的個數在程序啓動時決定，默認情況下等同於CPU的核數，由於M必須持有一個P纔可以運行Go代碼，所以同時運行的M個數，也即線程數一般等同於CPU的個數，以達到儘可能的使用CPU而又不至於產生過多的線程切換開銷。
程序中可以使用runtime.GOMAXPROCS()設置P的個數，在某些IO密集型的場景下可以在一定程度上提高性能。這個後面再詳細介紹。
3. Goroutine調度策略
3.1 隊列輪轉
上圖中可見每個P維護着一個包含G的隊列，不考慮G進入系統調用或IO操作的情況下，P週期性的將G調度到M中執行，執行一小段時間，將上下文保存下來，然後將G放到隊列尾部，然後從隊列中重新取出一個G進行調度。
除了每個P維護的G隊列以外，還有一個全局的隊列，每個P會週期性的查看全局隊列中是否有G待運行並將期調度到M中執行，全局隊列中G的來源，主要有從系統調用中恢復的G。之所以P會週期性的查看全局隊列，也是爲了防止全局隊列中的G被餓死。
3.2 系統調用
上面說到P的個數默認等於CPU核數，每個M必須持有一個P纔可以執行G，一般情況下M的個數會略大於P的個數，這多出來的M將會在G產生系統調用時發揮作用。類似線程池，Go也提供一個M的池子，需要時從池子中獲取，用完放回池子，不夠用時就再創建一個。
當M運行的某個G產生系統調用時，如下圖所示：
如圖所示，當G0即將進入系統調用時，M0將釋放P，進而某個空閒的M1獲取P，繼續執行P隊列中剩下的G。而M0由於陷入系統調用而進被阻塞，M1接替M0的工作，只要P不空閒，就可以保證充分利用CPU。
M1的來源有可能是M的緩存池，也可能是新建的。當G0系統調用結束後，跟據M0是否能獲取到P，將會將G0做不同的處理：
- 如果有空閒的P，則獲取一個P，繼續執行G0。
- 如果沒有空閒的P，則將G0放入全局隊列，等待被其他的P調度。然後M0將進入緩存池睡眠。
3.3 工作量竊取
多個P中維護的G隊列有可能是不均衡的，比如下圖：
豎線左側中右邊的P已經將G全部執行完，然後去查詢全局隊列，全局隊列中也沒有G，而另一個M中除了正在運行的G外，隊列中還有3個G待運行。此時，空閒的P會將其他P中的G偷取一部分過來，一般每次偷取一半。偷取完如右圖所示。
4. GOMAXPROCS設置對性能的影響
一般來講，程序運行時就將GOMAXPROCS大小設置爲CPU核數，可讓Go程序充分利用CPU。
在某些IO密集型的應用裏，這個值可能並不意味着性能最好。
理論上當某個Goroutine進入系統調用時，會有一個新的M被啓用或創建，繼續佔滿CPU。
但由於Go調度器檢測到M被阻塞是有一定延遲的，也即舊的M被阻塞和新的M得到運行之間是有一定間隔的，所以在IO密集型應用中不妨把GOMAXPROCS設置的大一些，或許會有好的效果。