Golang的Goruntine調度原理

Goroutine的調度模型

Go的調度器內部有四個重要的結構：M，P，S，Sched
（定義在源碼的src/runtime/runtime.h文件中）

一、G代表一個Goroutine對象，每次go調用的時候，都會創建一個G對象，它有自己的棧，Instruction Pointer和其他信息（正在等待的channel等等），用於調度。

二、M代表內核級線程，一個M就是一個線程，Goroutine就是跑在M之上的；M是一個很大的結構，裏面維護小對象內存cache（mcache）、當前執行的Goroutine、隨機數發生器等等非常多的信息。

三、P代表一個處理器，每一個運行的M都必須綁定一個P，就像線程必須在一個CPU核上執行一樣，它的主要用途就是用來執行Goroutine的，所以它也維護了一個Goroutine隊列，裏面存儲了所有需要它來執行的Goroutine。

四、Sched代表調度器，它維護存儲M和G的隊列以及調度器的一些狀態信息等。

調度實現

注意要點

1. P的數量可以通過GOMAXPROCS()來設置，它其實也就代表了真正的併發度，即有多少個Goroutine可以同時運行（最大256）。

2. 每一個P保存着本地G任務隊列（RunQueue），同時會有一個全局G任務隊列（Global RunQueue）。

每次go調用的時候

1. 創建一個G對象，加入到本地隊列或者全局隊列

2. 如果還有空閒的P，則創建一個M

3. M會啓動一個底層線程，循環執行能找到的G任務

4. G任務的執行順序是，先從本地隊列找，本地沒有則從全局隊列找，之後再去其它P中找（一次性轉移一半）

5. 以上的G任務執行是按照隊列順序（也就是go調用的順序）執行的。
   

當線程阻塞時

1. 當一個OS線程M0陷入阻塞時，P轉而去運行M1，圖中的M1可能是正被創建，或者從線程緩存中取出。

2. 當MO返回時，它必須嘗試取得一個P來運行Goroutine，一般情況下，它會從其他的OS線程那裏拿一個P過來。

3. 如果沒有拿到的話，它就把Goroutine放在Global RunQueue裏，然後自己睡眠（放入線程緩存裏）。所有的P也會週期性的檢查Global RunQueue並運行其中的Goroutine，否則Global RunQueue上的Goroutine永遠無法執行。
   

Goruntinue如何調度

系統在啓動的時候，會專門創建一個線程sysmon，用來監控和管理，在內部是一個循環：

1. 記錄所有P的G任務計數schedtick，schedtick會在每執行一個G任務後遞增

2. 如果檢查到 schedtick一直沒有遞增，說明這個P一直在執行同一個G任務，如果超過一定的時間（10ms），就在這個G任務的棧信息裏面加一個標記

3. 當G任務在執行的時候，如果遇到非內聯函數調用，就會檢查一次這個標記，然後中斷自己，把自己加到隊列末尾，執行下一個G

4. 如果沒有遇到非內聯函數（有時候正常的小函數會被優化成內聯函數）調用的話，那就慘了，會一直執行這個G任務，直到它自己結束；如果是個死循環，並且GOMAXPROCS=1的話，恭喜你，夯住了

5. 所以Goroutine是按照搶佔式調度的，一個Goroutine最多執行10ms就會換作下一個

G任務中斷後的恢復

1. 中斷的時候將寄存器裏的棧信息，保存到自己的G對象裏面

2. 當再次輪到自己執行時，將自己保存的棧信息複製到寄存器裏面，這樣就接着上次之後運行了