Go语言GMP 调度流程

发布于 1周前 作者 nodeper 最后一次编辑是 5天前 来自 问答

Go语言GMP指的是 G（Goroutine）、M（Machine）、P（Processor），Go语言GMP 调度流程如下：

gmp.png

每个 P 有个局部队列，局部队列保存待执行的 goroutine（流程 2），当 M 绑定的 P 的的局部队列已经满了之后就会把 goroutine 放到全局队列（流 程 2-1）

每个 P 和一个 M 绑定，M 是真正的执行 P 中 goroutine 的实体（流程 3）， M 从绑定的 P 中的局部队列获取 G 来执行

当 M 绑定的 P 的局部队列为空时，M 会从全局队列获取到本地队列来执行 G （流程 3.1），当从全局队列中没有获取到可执行的 G 时候，M 会从其他 P的局部队列中偷取 G 来执行（流程 3.2），这种从其他 P 偷的方式称为 work stealing

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 idle 的 M，若没有 idle 的 M 就会新建一个 M（流程 5.1）

当 G 因 channel 或者 network I/O 阻塞时，不会阻塞 M，M 会寻找其他runnable 的 G；当阻塞的 G 恢复后会重新进入 runnable 进入 P 队列等待执 行（流程 5.3）

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在Go语言中，GMP（Goroutine, M（Machine，即线程或执行体）, P（Processor，即处理器））模型是其并发执行的核心机制。这个模型有效地管理了Go程序中的并发执行单元（Goroutines）、执行这些Goroutines的线程（M）以及这些线程所依赖的处理器资源（P）。

GMP 调度流程简介

  1. Goroutine（G）：Go语言的并发执行单元，比线程更轻量。
  2. Machine/Thread（M）：操作系统线程，负责执行Goroutines。
  3. Processor（P）：代表M执行G所需的资源，包括运行队列等。P的数量默认等于CPU核心数，但可调整。

调度流程

  1. 创建Goroutine（G）：当使用go关键字时，会创建一个新的Goroutine。
  2. 分配Processor（P）：新创建的Goroutine会被放入全局队列或某个P的本地队列中等待执行。
  3. 绑定Machine（M）：当M创建或空闲时，它会尝试从全局队列、P的本地队列或网络轮询中获取G来执行。
  4. 执行Goroutine：M执行G中的代码。
  5. Goroutine阻塞与唤醒：如果G在执行过程中需要等待I/O、锁等，它会被阻塞，并从M上取下，M会尝试执行其他G。当G的条件满足时（如I/O完成），它会被唤醒并重新加入执行队列。
  6. Goroutine结束：G执行完毕后，M会尝试从队列中获取新的G来执行，如果没有则M可能进入休眠状态。

示例代码（概念性）

虽然GMP的调度是Go运行时内部实现的，但可以通过Go代码感受其并发特性：

package main

import (
    "fmt"
    "runtime"
    "sync"
)

func worker(id int, wg *sync.WaitGroup) {
    defer wg.Done()
    fmt.Printf("Goroutine %d is running on P: %d\n", id, runtime.GOMAXPROCS(0)) // 注意：这里只是示意，实际获取当前P的ID需要更复杂的逻辑
    // 模拟工作
}

func main() {
    var wg sync.WaitGroup
    for i := 0; i < 10; i++ {
        wg.Add(1)
        go worker(i, &wg)
    }
    wg.Wait()
    fmt.Println("All goroutines completed.")
}

注意：上述代码中的runtime.GOMAXPROCS(0)只是用来获取当前P的数量（即CPU核心数，或用户通过runtime.GOMAXPROCS设置的数量），并不是直接获取当前Goroutine运行的P的ID。

GMP调度器的具体实现细节和调度策略（如工作窃取、系统调用返回时的G调度等）是复杂的，并且可能随着Go版本的更新而变化。

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