重庆分公司,新征程启航

为企业提供网站建设、域名注册、服务器等服务

go语言分析007,go语言分析tcpip协议

【golang详解】go语言GMP(GPM)原理和调度

Goroutine调度是一个很复杂的机制,下面尝试用简单的语言描述一下Goroutine调度机制,想要对其有更深入的了解可以去研读一下源码。

创新互联公司是创新、创意、研发型一体的综合型网站建设公司,自成立以来公司不断探索创新,始终坚持为客户提供满意周到的服务,在本地打下了良好的口碑,在过去的十多年时间我们累计服务了上千家以及全国政企客户,如成都OPP胶袋等企业单位,完善的项目管理流程,严格把控项目进度与质量监控加上过硬的技术实力获得客户的一致赞誉。

首先介绍一下GMP什么意思:

G ----------- goroutine: 即Go协程,每个go关键字都会创建一个协程。

M ---------- thread内核级线程,所有的G都要放在M上才能运行。

P ----------- processor处理器,调度G到M上,其维护了一个队列,存储了所有需要它来调度的G。

Goroutine 调度器P和 OS 调度器是通过 M 结合起来的,每个 M 都代表了 1 个内核线程,OS 调度器负责把内核线程分配到 CPU 的核上执行

模型图:

避免频繁的创建、销毁线程,而是对线程的复用。

1)work stealing机制

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。

2)hand off机制

当本线程M0因为G0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。进而某个空闲的M1获取P,继续执行P队列中剩下的G。而M0由于陷入系统调用而进被阻塞,M1接替M0的工作,只要P不空闲,就可以保证充分利用CPU。M1的来源有可能是M的缓存池,也可能是新建的。当G0系统调用结束后,根据M0是否能获取到P,将会将G0做不同的处理:

如果有空闲的P,则获取一个P,继续执行G0。

如果没有空闲的P,则将G0放入全局队列,等待被其他的P调度。然后M0将进入缓存池睡眠。

如下图

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

在Go中一个goroutine最多占用CPU 10ms,防止其他goroutine被饿死。

具体可以去看另一篇文章

【Golang详解】go语言调度机制 抢占式调度

当创建一个新的G之后优先加入本地队列,如果本地队列满了,会将本地队列的G移动到全局队列里面,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。

协程经历过程

我们创建一个协程 go func()经历过程如下图:

说明:

这里有两个存储G的队列,一个是局部调度器P的本地队列、一个是全局G队列。新创建的G会先保存在P的本地队列中,如果P的本地队列已经满了就会保存在全局的队列中;处理器本地队列是一个使用数组构成的环形链表,它最多可以存储 256 个待执行任务。

G只能运行在M中,一个M必须持有一个P,M与P是1:1的关系。M会从P的本地队列弹出一个可执行状态的G来执行,如果P的本地队列为空,就会想其他的MP组合偷取一个可执行的G来执行;

一个M调度G执行的过程是一个循环机制;会一直从本地队列或全局队列中获取G

上面说到P的个数默认等于CPU核数,每个M必须持有一个P才可以执行G,一般情况下M的个数会略大于P的个数,这多出来的M将会在G产生系统调用时发挥作用。类似线程池,Go也提供一个M的池子,需要时从池子中获取,用完放回池子,不够用时就再创建一个。

work-stealing调度算法:当M执行完了当前P的本地队列队列里的所有G后,P也不会就这么在那躺尸啥都不干,它会先尝试从全局队列队列寻找G来执行,如果全局队列为空,它会随机挑选另外一个P,从它的队列里中拿走一半的G到自己的队列中执行。

如果一切正常,调度器会以上述的那种方式顺畅地运行,但这个世界没这么美好,总有意外发生,以下分析goroutine在两种例外情况下的行为。

Go runtime会在下面的goroutine被阻塞的情况下运行另外一个goroutine:

用户态阻塞/唤醒

当goroutine因为channel操作或者network I/O而阻塞时(实际上golang已经用netpoller实现了goroutine网络I/O阻塞不会导致M被阻塞,仅阻塞G,这里仅仅是举个栗子),对应的G会被放置到某个wait队列(如channel的waitq),该G的状态由_Gruning变为_Gwaitting,而M会跳过该G尝试获取并执行下一个G,如果此时没有可运行的G供M运行,那么M将解绑P,并进入sleep状态;当阻塞的G被另一端的G2唤醒时(比如channel的可读/写通知),G被标记为,尝试加入G2所在P的runnext(runnext是线程下一个需要执行的 Goroutine。), 然后再是P的本地队列和全局队列。

系统调用阻塞

当M执行某一个G时候如果发生了阻塞操作,M会阻塞,如果当前有一些G在执行,调度器会把这个线程M从P中摘除,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。

队列轮转

可见每个P维护着一个包含G的队列,不考虑G进入系统调用或IO操作的情况下,P周期性的将G调度到M中执行,执行一小段时间,将上下文保存下来,然后将G放到队列尾部,然后从队列中重新取出一个G进行调度。

除了每个P维护的G队列以外,还有一个全局的队列,每个P会周期性地查看全局队列中是否有G待运行并将其调度到M中执行,全局队列中G的来源,主要有从系统调用中恢复的G。之所以P会周期性地查看全局队列,也是为了防止全局队列中的G被饿死。

除了每个P维护的G队列以外,还有一个全局的队列,每个P会周期性地查看全局队列中是否有G待运行并将其调度到M中执行,全局队列中G的来源,主要有从系统调用中恢复的G。之所以P会周期性地查看全局队列,也是为了防止全局队列中的G被饿死。

M0

M0是启动程序后的编号为0的主线程,这个M对应的实例会在全局变量rutime.m0中,不需要在heap上分配,M0负责执行初始化操作和启动第一个G,在之后M0就和其他的M一样了

G0

G0是每次启动一个M都会第一个创建的goroutine,G0仅用于负责调度G,G0不指向任何可执行的函数,每个M都会有一个自己的G0,在调度或系统调用时会使用G0的栈空间,全局变量的G0是M0的G0

一个G由于调度被中断,此后如何恢复?

中断的时候将寄存器里的栈信息,保存到自己的G对象里面。当再次轮到自己执行时,将自己保存的栈信息复制到寄存器里面,这样就接着上次之后运行了。

我这里只是根据自己的理解进行了简单的介绍,想要详细了解有关GMP的底层原理可以去看Go调度器 G-P-M 模型的设计者的文档或直接看源码

参考: ()

()

go语言有前景吗?

就目前来看还是很有前景,因为越来越火了,不过他的应用领域还是局限在高并发处理和网站开发,毕竟是后起之秀所以在其他桌面程序领域没那么容易普及和超越c++,找工作就不推荐学go

Go切片数组深度解析

Go 中的分片数组,实际上有点类似于Java中的ArrayList,是一个可以扩展的数组,但是Go中的切片由比较灵活,它和数组很像,也是基于数组,所以在了解Go切片前我们先了解下数组。

数组简单描述就由相同类型元素组成的数据结构, 在创建初期就确定了长度,是不可变的。

但是Go的数组类型又和C与Java的数组类型不一样, NewArray 用于创建一个数组,从源码中可以看出最后返回的是 Array{}的指针,并不是第一个元素的指针,在Go中数组属于值类型,在进行传递时,采取的是值传递,通过拷贝整个数组。Go语言的数组是一种有序的struct。

Go 语言的数组有两种不同的创建方式,一种是显示的初始化,一种是隐式的初始化。

注意一定是使用 [...]T 进行创建,使用三个点的隐式创建,编译器会对数组的大小进行推导,只是Go提供的一种语法糖。

其次,Go中数组的类型,是由数值类型和长度两个一起确定的。[2]int 和 [3]int 不是同一个类型,不能进行传参和比较,把数组理解为类型和长度两个属性的结构体,其实就一目了然了。

Go中的数组属于值类型,通常应该存储于栈中,局部变量依然会根据逃逸分析确定存储栈还是堆中。

编译器对数组函数中做两种不同的优化:

在静态区完成赋值后复制到栈中。

总结起来,在不考虑逃逸分析的情况下,如果数组中元素的个数小于或者等于 4 个,那么所有的变量会直接在栈上初始化,如果数组元素大于 4 个,变量就会在静态存储区初始化然后拷贝到栈上。

由于数组是值类型,那么赋值和函数传参操作都会复制整个数组数据。

不管是赋值或函数传参,地址都不一致,发生了拷贝。如果数组的数据较大,则会消耗掉大量内存。那么为了减少拷贝我们可以主动的传递指针呀。

地址是一样的,不过传指针会有一个弊端,从打印结果可以看到,指针地址都是同一个,万一原数组的指针指向更改了,那么函数里面的指针指向都会跟着更改。

同样的我们将数组转换为切片,通过传递切片,地址是不一样的,数组值相同。

切片是引用传递,所以它们不需要使用额外的内存并且比使用数组更有效率。

所以,切片属于引用类型。

通过这种方式可以将数组转换为切片。

中间不加三个点就是切片,使用这种方式创建切片,实际上是先创建数组,然后再通过第一种方式创建。

使用make创建切片,就不光编译期了,make创建切片会涉及到运行期。1. 切片的大小和容量是否足够小;

切片是否发生了逃逸,最终在堆上初始化。如果切片小的话会先在栈或静态区进行创建。

切片有一个数组的指针,len是指切片的长度, cap指的是切片的容量。

cap是在初始化切片是生成的容量。

发现切片的结构体是数组的地址指针array unsafe.Pointer,而Go中数组的地址代表数组结构体的地址。

slice 中得到一块内存地址,array[0]或者unsafe.Pointer(array[0])。

也可以通过地址构造切片

nil切片:指的unsafe.Pointer 为nil

空切片:

创建的指针不为空,len和cap为空

当一个切片的容量满了,就需要扩容了。怎么扩,策略是什么?

如果原来数组切片的容量已经达到了最大值,再想扩容, Go 默认会先开一片内存区域,把原来的值拷贝过来,然后再执行 append() 操作。这种情况对现数组的地址和原数组地址不相同。

从上面结果我们可以看到,如果用 range 的方式去遍历一个切片,拿到的 Value 其实是切片里面的值拷贝,即浅拷贝。所以每次打印 Value 的地址都不变。

由于 Value 是值拷贝的,并非引用传递,所以直接改 Value 是达不到更改原切片值的目的的,需要通过 slice[index] 获取真实的地址。

go的简介

Go语言于2009年11月正式宣布推出,成为开放源代码项目,并在Linux及Mac OS X平台上进行了实现,后追加Windows系统下的实现。

谷歌资深软件工程师罗布·派克(Rob Pike)表示,“Go让我体验到了从未有过的开发效率。”派克表示,和今天的C++或C一样,Go是一种系统语言。他解释道,“使用它可以进行快速开发,同时它还是一个真正的编译语言,我们之所以现在将其开源,原因是我们认为它已经非常有用和强大。”

2007年,谷歌把Go作为一个20%项目开始研发,即让员工抽出本职工作之外时间的20%,投入在该项目上。除了派克外,该项目的成员还有其它一些谷歌工程师。

派克表示,编译后Go代码的运行速度与C语言非常接近,而且编译速度非常快,就像在使用一个交互式语言。

现有编程语言均未专门对多核处理器进行优化。派克表示,Go就是谷歌工程师为这类程序编写的一种语言。它不是针对编程初学者设计的,但学习使用它也不是非常困难。Go支持面向对象,而且具有真正的封装(closures)和反射(reflection)等功能。

在学习曲线方面,派克认为Go与Java类似,对于Java开发者来说,应该能够轻松学会Go。

之所以将Go作为一个开源项目发布,目的是让开源社区有机会创建更好的工具来使用该语言,例如Eclipse IDE中的插件。目前还没有支持Go的IDE。

在目前谷歌公开发布的所有网络应用中,均没有使用Go。但是谷歌已经使用该语言开发了几个内部项目。

派克表示,Go是否会对谷歌即将推出的Chrome OS产生影响,现在还言之尚早,不过Go的确可以和Native Client配合使用。他表示,“Go可以让应用完美的运行在浏览器内。”例如,使用Go可以更高效的实现Wave,无论是在前端还是后台。

Go语言是一种新的语言,一种并发的、带垃圾回收的、快速编译的语言。它具有以下特点:

1.它可以在一台计算机上用几秒钟的时间编译一个大型的Go程序。

2.Go语言为软件构造提供了一种模型,它使依赖分析更加容易,且避免了大部分C风格include文件与库的开头。

3.Go语言是静态类型的语言,它的类型系统没有层级。因此用户不需要在定义类型之间的关系上花费时间,这样感觉起来比典型的面向对象语言更轻量级。

4.Go语言完全是垃圾回收型的语言,并为并发执行与通信提供了基本的支持。

按照其设计,Go打算为多核机器上系统软件的构造提供一种方法。

Go语言是一种编译型语言,它结合了解释型语言的游刃有余,动态类型语言的开发效率,以及静态类型的安全性。它也打算成为现代的,支持网络与多核计算的语言。要满足这些目标,需要解决一些语言上的问题:一个富有表达能力但轻量级的类型系统,并发与垃圾回收机制,严格的依赖规范等等。这些无法通过库或工具解决好,因此Go也就应运而生了。

如何看待go语言泛型的最新设计?

Go 由于不支持泛型而臭名昭著,但最近,泛型已接近成为现实。Go 团队实施了一个看起来比较稳定的设计草案,并且正以源到源翻译器原型的形式获得关注。本文讲述的是泛型的最新设计,以及如何自己尝试泛型。

例子

FIFO Stack

假设你要创建一个先进先出堆栈。没有泛型,你可能会这样实现:

type Stack []interface{}func (s Stack) Peek() interface{} {

return s[len(s)-1]

}

func (s *Stack) Pop() {

*s = (*s)[:

len(*s)-1]

}

func (s *Stack) Push(value interface{}) {

*s = 

append(*s, value)

}

但是,这里存在一个问题:每当你 Peek 项时,都必须使用类型断言将其从 interface{} 转换为你需要的类型。如果你的堆栈是 *MyObject 的堆栈,则意味着很多 s.Peek().(*MyObject)这样的代码。这不仅让人眼花缭乱,而且还可能引发错误。比如忘记 * 怎么办?或者如果您输入错误的类型怎么办?s.Push(MyObject{})` 可以顺利编译,而且你可能不会发现到自己的错误,直到它影响到你的整个服务为止。

通常,使用 interface{} 是相对危险的。使用更多受限制的类型总是更安全,因为可以在编译时而不是运行时发现问题。

泛型通过允许类型具有类型参数来解决此问题:

type Stack(type T) []Tfunc (s Stack(T)) Peek() T {

return s[len(s)-1]

}

func (s *Stack(T)) Pop() {

*s = (*s)[:

len(*s)-1]

}

func (s *Stack(T)) Push(value T) {

*s = 

append(*s, value)

}

这会向 Stack 添加一个类型参数,从而完全不需要 interface{}。现在,当你使用 Peek() 时,返回的值已经是原始类型,并且没有机会返回错误的值类型。这种方式更安全,更容易使用。(译注:就是看起来更丑陋,^-^)

此外,泛型代码通常更易于编译器优化,从而获得更好的性能(以二进制大小为代价)。如果我们对上面的非泛型代码和泛型代码进行基准测试,我们可以看到区别:

type MyObject struct {

int

}

var sink MyObjectfunc BenchmarkGo1(b *testing.B) {

for i := 0; i  b.N; i++ {

var s Stack

s.Push(MyObject{})

s.Push(MyObject{})

s.Pop()

sink = s.Peek().(MyObject)

}

}

func BenchmarkGo2(b *testing.B) {

for i := 0; i  b.N; i++ {

var s Stack(MyObject)

s.Push(MyObject{})

s.Push(MyObject{})

s.Pop()

sink = s.Peek()

}

}

结果:

BenchmarkGo1BenchmarkGo1-16     12837528         87.0 ns/op       48 B/op        2 allocs/opBenchmarkGo2BenchmarkGo2-16     28406479         41.9 ns/op       24 B/op        2 allocs/op

在这种情况下,我们分配更少的内存,同时泛型的速度是非泛型的两倍。

合约(Contracts)

上面的堆栈示例适用于任何类型。但是,在许多情况下,你需要编写仅适用于具有某些特征的类型的代码。例如,你可能希望堆栈要求类型实现 String() 函数

Go语言有什么好用的IDE吗

我喜欢jetbrains系列的IDE+go插件。不过我要说的是这个问题主要看你的观点如何。

说eclipse:

构建方式是使用go install 命令,每一次编译运行都是go install。这样的好处就是如果你有很多的包,下载下来并没有编译,这样每次编译速度是很快的。而且(!)go install 符合go官方的项目结构,官方说过了,一个go的项目应该是以个gopath,包含src,pkg,bin三个主要目录。所以说go install个人认为才是主要的go编译方式。

说eclipse的缺点:

其实eclipse插件的go编译方式,还有目录结构,项目结构,都是非常完美的!!!!真的很完美!可是,他的代码提示,太差件!大括号都不能自动补全,gdb 32bit 64bit兼容问题,eclipseC++ 没有html js插件,需要手动安装,几乎不能开箱即用。不过如果你是开发算法,数据处理,还是推荐eclipse的,毕竟其他都无关紧要。

说jetbrains:

说先说clione肯定不适合,新建项目没有向导,导致改成go项目各种不开心,比如图标对于我来说就无法接受go lib 不是小耗子~这是次要的,重要的是各个文件都是灰色的(没有在cmake中包含的结果),然后说剩下的,phpstorm这个不说了,估计很少有人插件按在这里,webstorm,体验也不是很好,idea?体验很好,可是毕竟比较重,尤其是现在加入了自家的K啥玩意(无意冒犯,没记住单词)~可是话说回来,go跟C系列IDE配合才是最佳,跟java系列一点不搭关系,用idea似乎有点格格不入,但是!idea支持新建项目向导,lib的图标也很清晰,最后还是选择idea吧,期待clion的强大起来!

再说jetbrains系列缺点:

插件的构建方式是go buiild 这个让人很不爽,我们几乎不确定会构建到什么地方去,还要每次设置一下run配置。这个可能无关紧要,毕竟不是什么大的毛病,可是go build不能缓存.a文件,直接构建的结果就是很多第三方包的情况下很慢!所以建议安装包的时候手动install 一下解决这个问题。自带代码格式化,这个格式化跟go 格格不入,总的来说就是蛋疼,心碎,菊花痒。

最后说liteIDE:

轻量级IDE,我可以说是国人GO伟大作品典范,然而默认构建也是go build,项目管理方式不符合go官方标准。代码提示不能自动导入(eclipse也不能),不过如果你的项目是以包为单位的,那么另当别论。一定很不错,毕竟是轻量级专门针对GO的IDE!

说这些,其实还有很大一部分取决于你的项目是用vendor机制管理,还是godeps机制管理依赖关系。go不像java拥有强大的几乎天下一统的maven(无意冒犯,暂不评价其他构建套件)。

go没有官方包仓库。

go没有官方包管理工具。

go没有官方自动化构建套件。

上面三个没有是致命要害。导致民间各种百花齐放。

说说我的项目怎么管理

gpm 一个shell工具(windows下你可以用git的bash,或者cygwin~)

我是严格艳照官方推荐方式管理go项目,一个go项目一个gopath。系统的gopath只是为了安装go命令,我没有配置gobin,意义不大。

项目的依赖跟我的代码包都在src下(非vendor)

vendor用来存放包的特殊依赖,发布项目直接把依赖包发布上去(公网管理则只上传依赖关系文件 godeps文件)

资源文件等都放在src目录同级,编译文件放在bin,引用直接../引用。


本文名称:go语言分析007,go语言分析tcpip协议
网页URL:http://cqcxhl.com/article/dsgghjh.html

其他资讯

在线咨询
服务热线
服务热线:028-86922220
TOP