Golang的Goruntine调度原理

Goroutine的调度模型

Go的调度器内部有四个重要的结构：M，P，S，Sched
（定义在源码的src/runtime/runtime.h文件中）

一、G代表一个Goroutine对象，每次go调用的时候，都会创建一个G对象，它有自己的栈，Instruction Pointer和其他信息（正在等待的channel等等），用于调度。

二、M代表内核级线程，一个M就是一个线程，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。

三、P代表一个处理器，每一个运行的M都必须绑定一个P，就像线程必须在一个CPU核上执行一样，它的主要用途就是用来执行Goroutine的，所以它也维护了一个Goroutine队列，里面存储了所有需要它来执行的Goroutine。

四、Sched代表调度器，它维护存储M和G的队列以及调度器的一些状态信息等。

调度实现

注意要点

1. P的数量可以通过GOMAXPROCS()来设置，它其实也就代表了真正的并发度，即有多少个Goroutine可以同时运行（最大256）。

2. 每一个P保存着本地G任务队列（RunQueue），同时会有一个全局G任务队列（Global RunQueue）。

每次go调用的时候

1. 创建一个G对象，加入到本地队列或者全局队列

2. 如果还有空闲的P，则创建一个M

3. M会启动一个底层线程，循环执行能找到的G任务

4. G任务的执行顺序是，先从本地队列找，本地没有则从全局队列找，之后再去其它P中找（一次性转移一半）

5. 以上的G任务执行是按照队列顺序（也就是go调用的顺序）执行的。
   

当线程阻塞时

1. 当一个OS线程M0陷入阻塞时，P转而去运行M1，图中的M1可能是正被创建，或者从线程缓存中取出。

2. 当MO返回时，它必须尝试取得一个P来运行Goroutine，一般情况下，它会从其他的OS线程那里拿一个P过来。

3. 如果没有拿到的话，它就把Goroutine放在Global RunQueue里，然后自己睡眠（放入线程缓存里）。所有的P也会周期性的检查Global RunQueue并运行其中的Goroutine，否则Global RunQueue上的Goroutine永远无法执行。
   

Goruntinue如何调度

系统在启动的时候，会专门创建一个线程sysmon，用来监控和管理，在内部是一个循环：

1. 记录所有P的G任务计数schedtick，schedtick会在每执行一个G任务后递增

2. 如果检查到 schedtick一直没有递增，说明这个P一直在执行同一个G任务，如果超过一定的时间（10ms），就在这个G任务的栈信息里面加一个标记

3. 当G任务在执行的时候，如果遇到非内联函数调用，就会检查一次这个标记，然后中断自己，把自己加到队列末尾，执行下一个G

4. 如果没有遇到非内联函数（有时候正常的小函数会被优化成内联函数）调用的话，那就惨了，会一直执行这个G任务，直到它自己结束；如果是个死循环，并且GOMAXPROCS=1的话，恭喜你，夯住了

5. 所以Goroutine是按照抢占式调度的，一个Goroutine最多执行10ms就会换作下一个

G任务中断后的恢复

1. 中断的时候将寄存器里的栈信息，保存到自己的G对象里面

2. 当再次轮到自己执行时，将自己保存的栈信息复制到寄存器里面，这样就接着上次之后运行了