GPM
GPM调度器
核心结构
- G(Goroutine) : 每个 Goroutine 对应一个 G 结构体,每个 Goroutine 都有自己独立的栈存放当前的运行内存及状态,可以把一个 G 当做一个任务,当 Goroutine 被调离 CPU 时,调度器代码负责把 CPU 寄存器的值保存在 G 对象的成员变量之中,当 Goroutine 被调度起来运行时,调度器代码又负责把 G 对象的成员变量所保存的寄存器的值恢复到 CPU 的寄存器。
- M(Machine):系统线程 — 对OS内核级线程的封装,**数量对应真实的CPU数(真正干活的对象)**,当 M 没有工作可做的时候,在它休眠前,会“自旋”地来找工作:检查全局队列,查看 netpoll,试图执行 gc 任务,或者“偷”工作
- P (Processor): 它包含了运行 goroutine 的资源,如果线程想运行 goroutine,必须先获取 P,P 中还包含了可运行的 G 队列。
P 和 M 何时会被创建
- P 何时创建:在确定了 P 的最大数量 n 后,运行时系统会根据这个数量创建 n 个 P。(!初始化的时候就创建了),p在初始化的时候会保存相应的 mcache ,能快速的进行分配微对象和小对象的分配。
- M 何时创建:没有足够的 M 来关联 P 并运行其中的可运行的 G。比如所有的 M 此时都阻塞住了,而 P 中还有很多就绪任务,就会去寻找空闲的 M,而没有空闲的,就会去创建新的 M。
调度机制
核心流程
核心流程包含正常调度、阻塞、抢占三个核心过程。
正常调度:M结合P和G后开始执行G,一直执行完所有P上所有的G,尝试从全局队列拉取、尝试从其他P偷取,都拿不到G了,就自旋。
阻塞:
当 M 执行某一个 G 时候如果发生了 syscall 或则其余阻塞操作,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 中摘除 (detach),然后再创建一个新的操作系统的线程 (如果有空闲的线程可用就复用空闲线程) 来服务于这个 P。
当 M 系统调用结束时候,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。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 会被放入全局队列中。
抢占:在 coroutine 中要等待一个协程主动让出 CPU 才执行下一个协程,在 Go 中,一个 goroutine 最多占用 CPU 10ms,防止其他 goroutine 被饿死,go的协程之间通过信号的方式实现了抢占式的调度,这就是 goroutine 不同于 coroutine 的一个地方。
并行机制
GOMAXPROCS 设置 P 的数量,最多有 GOMAXPROCS 个线程分布在多个 CPU 上同时运行。GOMAXPROCS 也限制了并发的程度,比如 GOMAXPROCS = 核数/2,则最多利用了一半的 CPU 核进行并行。
work stealing
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。
抢占机制
在 coroutine 中要等待一个协程主动让出 CPU 才执行下一个协程,在 Go 中,一个 goroutine 最多占用 CPU 10ms,防止其他 goroutine 被饿死,go的协程之间通过信号的方式实现了抢占式的调度,这就是 goroutine 不同于 coroutine 的一个地方。
局部队列与全局队列
在新的调度器中依然有全局 G 队列,但功能已经被弱化了,当 M 执行 work stealing 从其他 P 偷不到 G 时,它可以从全局 G 队列获取 G。
总结
- 新建协程优先加入当前的P,如果P队列满了,会从队列取出一部分,这部分和新建的都加入到全局队列。
- 新建G时,运行的 G 会尝试唤醒其他空闲的 P 和 M 组合去执行。
- P队列为空时,尝试从全局队列拉取一批G到本地队列。如果全局队列为空,就从其他P的队列进行偷取。
- 如果偷都偷不到了,就会自旋。
问题
gmp
- goruntime的计数10ms是怎么实现的?
- 10ms后的调度的上下文切换是怎么保存的?
- p和m的绑定、解绑是怎么实现的?
- gmp调度器中的g绑定到m是通过系统调用补丁吗?具体是怎么实现的?