Golang调度器GMP学习笔记（一）

调度器的由来#

单进程时代的问题#

• 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时间浪费

多进程、多线程的问题#

• 设计变得复杂

  1. 进程/线程的数量越多，切换成本就越大

  2. 多线程伴随着同步竞争（锁、资源冲突等）

• 多进程、多线程的壁垒

  1. 高内存占用

  2. 高CPU调度消耗

协程的问题#

• N:1

  1. 无法利用多个CPU

  2. 出现阻塞的瓶颈

• 1:1

  1. 和多线程/多进程模型无异

  2. 切换协程成本代价反而变得昂贵

• M:N

  1. 能够利用多核

  2. 过于依赖协程调度器的优化和算法

早期调度器#

M：goroutine协程

N：thread线程

M想要执行、放回G都必须访问全局G队列，并且M有多个，即多线程访问同一资源需要加锁进行保证互斥/同步，所以全局G队列是有互斥锁进行保护的。

问题：

1. 创建、销毁、调度G都需要每个M获取锁，这就形成了激烈的锁竞争

2. M转移G会造成延迟和额外的系统负载

3. 系统调用（CPU在M之间的切换）导致频繁的线程阻塞和取消阻塞操作增加了系统开销

GMP模型#

1. 全局队列（Global Queue）：存放等待运行的G

2. P的本地队列：同全局队列类似，存放的也是等待运行的G，存的数量有限，不超过256个。新建G'时，G'优先加入到P的本地队列，如果队列满了，则会把本地队列中一半的G移动到全局队列

3. P列表：所有的P都在程序启动时创建，并保存在数组中，最多有GOMAXPROCS(可配置)个

4. M：线程想运行任务就得获取P，从P的本地队列获取G，P队列为空时，M也会尝试从全局队列拿一批G放到P的本地队列，或从其他P的本地队列偷一半放到自己P的本地队列。M运行G，G执行之后，M会从P获取下一个G，不断重复下去

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

• 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

参考：

1. https://zhuanlan.zhihu.com/p/168610624