go面试题-Go Runtime

Go Runtime

1. goroutine定义

golang在语言级别支持协程，称之为goroutine; golang标准库提供的所有系统调用操作（包括所有同步I/O操作）
都会让出CPU给其它goroutine, 这让goroutine的切换管理不依赖于系统的线程和进程，也不依赖于CPU的核心数量
而是交给Golang的运行时统一调度

2. GMP指的是什么

* G（goroutine)，我们所说的协程，用户级的轻量级线程，每个goroutine对象中的sched保存着其上下文信息
* M（machine），对内核级线程的封装，数量对应真实的CPU数量（真正干活的对象）
* P（processor），即为G和M的调度对象，用来调度G和M之间的关联关系，其数量可通过GOMAXPROCS来设置，默认是CPU核心数量

3. 1.0之前GM调度模型

调度器把不同的G分配到M上，不同的G在不同的M并发运行时，都需要向系统申请资源，比如堆栈内存，因为资源是全局的
就会因为资源竞争造成很多性能损耗，为了解决这一问题go从1.1版本引入，在运行时系统的时候加入p对象，
让P去管理G对象，M想要运行G，必须先绑定P，然后才能运行P下面的G对象

GM调度存在的问题：
    1. 单一全局互斥锁（Sched.Lock）和集中状态存储
    2. groutine传递问题（M经常在M之间传递可运行的goroutine）
    3. 每个M做内存缓存，导致内存占用过高，数据局部性较差
    4. 频繁的syscall调用, 导致严重的线程阻塞/解锁，家具额外的性能损耗_

4. GMP调度流程

1. 每个p有个局部队列，局部队列放的是待执行的goroutine，当M绑定的P的局部队列满了以后就会把G放到全局队列
2. 每个P和一个M绑定，M是真正执行P中goroutine的实体，M从绑定的P的局部队列中获取G来执行
3. 当M绑定的P的局部队列为空时，M就会从全局队列获取到本地队列来执行，当全局队列也为空时，
   M就会从其它P队列偷取G来执行，这种从其它P偷的方式称之为 work stealing
4. 当G因系统调用(syscall)阻塞时会阻塞M，此时P会和M解绑即hand off，并寻找新的M，如果没有空闲的M就会新建一个M
5. 当G因channel或者network I/O操作阻塞时，不会阻塞M，M会寻找其它runable的G，当阻塞的G恢复后重新进入runable进入P队列等待执行

5. GMP中的work stealing机制

先获取p本地队列，如果为空时，去全局队列里取G运行，如果全局队列为空时从netpoll和事件池里拿
如果在拿不到从其它P队列里偷

6. GMP中的handoff机制

当本地线程M因为G进行的系统调用阻塞时，会释放绑定的P，把P转移给其它空闲的M执行

7. 协作式的抢占式调度

在1.14之前，程序只能依靠goroutine主动让出CPU资源才能触发调用，这种方式存在问题有：
1. goroutine长时间占用线程，造成其它goroutine的饥饿
2. 垃圾回收需要暂停整个程序，最长可能几分钟，导致整个程序无法工作

8. 基于信号的抢占式调度

1. 在任何情况下，go运行时并行执行的goroutine数量要小于等于p的数量
2. 为了提高性能，p的数量肯定不是越小越好，官方给出默认是CPU的核心数量
3. 如果设置过小的，当M绑定的P执行的G执行系统调用阻塞，导致M也阻塞时，GO的调度器是迟钝的，他有可能什么都不做
   它有可能什么都不做，知道M阻塞了相当长时间以后，才会发现一个P/M被syscall阻塞了，然后才会用空闲的M来抢这个P
所以P也不建议设置太小,通过sysmon监控实现的抢占式调度，最快在20us,最慢在10-20ms才会发现一个M持有P并阻塞了，
而操作系统1ms可以完成几十次系统调度
所以P适当的比CPU核心数多一些最好

9. GMP调度过程中存在哪些阻塞

1. I/O, select
2. block on syscall
3. channel
4. 等待所
5. runtime.Gosched()

10. sysmon有什么用

sysmon也叫监控线程，变动的周期性检查，好处
1. 释放超过5分钟的span物理内存
2. 如果超过两分钟没有垃圾回收，强制执行
3. 将长时间未处理的netpoll加入到全局队列
4. 向长时间运行的g任务发出抢占调度(超过10ms的g，会进行retake)
5. 收回因syscall阻塞的P