调度器的来源

单进程操作系统：进程顺序执行，单一执行流程。

• 计算机只能一个任务一个任务处理
• 进程阻塞所带来的CPU浪费时间

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多线程/多进程操作时间：轮询调度,通过时间片切分，并发执行。

• 解决了阻塞问题
• 有切换成本（系统调用，上下文切换，状态保存）
• 进程/线程数量越多，切换成本就越大，就越浪费
• 多线程随着同步竞争(锁、竞争资源)，开发设计变得越来越复杂
• 高CPU调度消耗，高内存占用

  32位，进程占用内存4GB；线程占用内存4MB

因此，考虑在内核空间中建立一些线程，然后在用户空间中开辟一些协程去与其绑定，这样就减少了创建线程时的资源消耗，并将上下文切换等问题交给了用户空间来处理。但N个协程对应1个线程时，会出现阻塞；因此使用M个线程绑定N个协程，通过协程调度器来调度协程到线程来执行。

• 可以利用多核

• 依赖协程调度器的优化和算法

  GMP模型

• G gouroutine协程

• M thread线程
• P processor处理器

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• 全局队列：用来存放等待运行的G
• P的本地队列：存放等待的G，有数量限制（不超过235G），优先将新创建的G放在P的本地队列中，如果满了会放在全局队列中。
• P列表：程序启动时创建，最多有GOMAXPROCS个
• M列表：当前操作系统分配到Go程序的内核线程数
• P和M的数量：
  • 环境变量$GOMAXPROCS
  • 程序中通过 runtime.GOMAXPROCS()来设置
  • GO语言本身限定M的最大量是10000
  • runtime/dubug包中的SetMAXThreads函数来设置
  • 有一个M阻塞，会创建一个新的M；如果有M空闲，那么就会回收或者睡眠

    调度器的设计策略

    复用线程

    work stealing机制

    
    当本线程无可运行的G时，尝试从其他线程绑定的P偷取G，而不是销毁线程

    hand off机制

    
    当本线程因为G进行系统调用阻塞时，线程释放绑定的P，把P转移给其他空闲的线程执行

    利用并行

    GOMAXRPROCS限定P的个数 = CPU核数/2，利用多个CPU来同时运行

    抢占

    Goroutine 分时间片抢占CPU执行任务，一个gouroutine最多占用CPU 10ms，防止其他goroutine被饿死

    全局G队列

    work stealing机制，从全局偷取。（优先从其他队列偷，再到全局队列拿）

    go指令的调度流程

    go func()

1. 通过go runc()来创建一个goroutine
2. 有两个存储G的队列，一个是局部调度器P的本地队列、一个是全局G队列。新创建的G会先保存在P的本地队列中，如果P的本地队列已经满了就会保存在全局的队列中
3. G只能运行在M中，一个M必须持有一个P，M与P是1：1关系，M会从P的本地队列弹出一个可执行状态的G来执行，如果P的本地队列为空，就会向其他的MP组合偷取一个可执行的G来执行。
4. 一个M调度G执行的过程是一个循环机制
5. 当M执行某一个G的时候如果发生了syscall或其他阻塞操作，M会阻塞，如果当前有一些G在执行，runtime会把这个线程M从P摘除(detach)，然后再创建一个新的操作系统的线程来服务这个P（创建M或唤醒M）

6. 当M系统调用结束时，这个G会尝试获取一个空闲的P执行，并放入到这个P的本地队列中。如果获取不到P，那么这个线程M变成休眠状态，加入到空闲线程中，然后这个G会被放入到全局队列中

   调度器的生命周期

   M0

   启动程序后编号为0的主线程。(第一个线程)，在全局变量runtime.m0中，不需要在heap上分配
   负责执行初始化操作和第一个G
   启动第一个G之后，M0就和其他的M一样了

   G0

   每次启动一个M，都会第一个创建的goroutine，就是G0
G0仅用于负责调度的G
   G0不指向任何可执行的函数
   每个M都会有一个自己的G0
   在调度或系统调度时会使用M来切换到G0，来调度
   M0的G0会放在全局空间

   知识链接

7. 典藏版-Golang深入理解GMP