Go语言 GMP 中的 Hand Off 机制

发布于 1周前 作者 itying888 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 中的 Hand Off 机制

当本线程 M 因为 G 进行的系统调用阻塞时，线程释放绑定的 P，把 P 转移给其他 空闲的 M 执行。

**细节：**当发生上线文切换时，需要对执行现场进行保护，以便下次被调度执行时 进行现场恢复。Go 调度器 M 的栈保存在 G 对象上，只需要将 M 所需要的寄存器 （SP、PC 等）保存到 G 对象上就可以实现现场保护。当这些寄存器数据被保护 起来，就随时可以做上下文切换了，在中断之前把现场保存起来。如果此时G 任 务还没有执行完，M 可以将任务重新丢到 P 的任务队列，等待下一次被调度执行。当再次被调度执行时，M 通过访问 G 的 vdsoSP、vdsoPC 寄存器进行现场恢 复（从上次中断位置继续执行）。

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在Go语言的并发模型中，GMP（Goroutine、Machine、Processor）架构是其核心。其中，GMP分别代表Goroutine（轻量级线程）、Machine（代表M，即操作系统线程）和Processor（代表P，用于执行Go代码的虚拟CPU）。Hand Off机制是GMP调度器中的一个关键部分，它涉及到Goroutine和Processor（P）之间的交互，特别是当Goroutine需要在不同的Processor之间迁移时。

Hand Off机制主要发生在以下几种情况：

  1. 本地队列耗尽：当一个M在其绑定的P的本地Goroutine队列中找不到可执行的Goroutine时，它可能会尝试从其他P的队列中“窃取”Goroutine，或者执行Hand Off操作，将P交给其他空闲的M来执行，而自己则去寻找新的工作。
  2. 系统调用阻塞：当Goroutine进行系统调用并可能阻塞时，其所在的M会释放绑定的P，使得其他M可以继续执行P上的其他Goroutine。这也可以看作是一种Hand Off操作。

在Go的源码中，这种机制的实现相当复杂，但我们可以简单模拟一下Hand Off的概念：

// 假设的伪代码，用于说明Hand Off机制

// 假设P是一个结构体，包含执行队列等
type P struct {
    Goroutines []*Goroutine
    // 其他字段...
}

// 假设Goroutine是执行单元
type Goroutine struct {
    // 执行函数等信息
}

// 假设M是操作系统线程的代表
type M struct {
    P     *P
    // 线程ID、栈信息等
}

// 假设的HandOff函数，将P从一个M转移到另一个M
func (m *M) HandOff(targetM *M) {
    // 假设存在全局的P池或P的管理逻辑
    // 这里的逻辑很简化，只是将P从一个M转移到另一个M
    // 在实际中，需要考虑更多的同步和状态管理
    m.P = nil // 释放当前M绑定的P
    targetM.P = m.P // 将P绑定到新的M
    // 可能还需要更新全局的P管理逻辑，比如减少空闲P的数量等
}

// 注意：上述代码仅用于说明Hand Off的概念，并不是Go语言实际调度器的实现方式。

在实际Go语言的GMP模型中，Hand Off机制的实现要复杂得多，涉及到全局的P池管理、M的调度策略、工作窃取算法等多个方面。而且，由于Go的调度器是高度优化的，并且会随着Go版本的更新而变化，因此最好的学习方式是查看最新的Go源码中的runtime包，特别是与调度器相关的部分。

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