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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。
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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: ()
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1、服务器编程:以前你如果使用C或者C++做的那些事情,用Go来做很合适,例如处理日志、数据打包、虚拟机处理、文件系统等。
2、分布式系统、数据库代理器、中间件:例如Etcd。
3、网络编程:这一块目前应用最广,包括Web应用、API应用、下载应用,而且Go内置的net/http包基本上把我们平常用到的网络功能都实现了。
4、开发云平台:目前国外很多云平台在采用Go开发,我们所熟知的七牛云、华为云等等都有使用Go进行开发并且开源的成型的产品。
5、区块链:目前有一种说法,技术从业人员把Go语言称作为区块链行业的开发语言。如果大家学习区块链技术的话,就会发现现在有很多很多的区块链的系统和应用都是采用Go进行开发的,比如ehtereum是目前知名度最大的公链,再比如fabric是目前最知名的联盟链,两者都有go语言的版本,且go-ehtereum还是以太坊官方推荐的版本。
自1.0版发布以来,go语言引起了众多开发者的关注,并得到了广泛的应用。go语言简单、高效、并发的特点吸引了许多传统的语言开发人员,其数量也在不断增加。
使用 Go 语言开发的开源项目非常多。早期的 Go 语言开源项目只是通过 Go 语言与传统项目进行C语言库绑定实现,例如 Qt、Sqlite 等。
后期的很多项目都使用 Go 语言进行重新原生实现,这个过程相对于其他语言要简单一些,这也促成了大量使用 Go 语言原生开发项目的出现。
Go语言也称 Golang,兼具效率、性能、安全、健壮等特性。这套Go语言教程(Golang教程)通俗易懂,深入浅出,既适合没有基础的读者快速入门,也适合工作多年的程序员查阅知识点。
Go 语言
这套教程在讲解一些知识点时,将 Go 语言和其他多种语言进行对比,让掌握其它编程语言的读者能迅速理解 Go 语言的特性。Go语言从底层原生支持并发,无须第三方库、开发者的编程技巧和开发经验就可以轻松搞定。
Go语言(或 Golang)起源于 2007 年,并在 2009 年正式对外发布。Go 是非常年轻的一门语言,它的主要目标是“兼具 Python 等动态语言的开发速度和 C/C++ 等编译型语言的性能与安全性”。
Go语言是编程语言设计的又一次尝试,是对类C语言的重大改进,它不但能让你访问底层操作系统,还提供了强大的网络编程和并发编程支持。Go语言的用途众多,可以进行网络编程、系统编程、并发编程、分布式编程。
Go语言的推出,旨在不损失应用程序性能的情况下降低代码的复杂性,具有“部署简单、并发性好、语言设计良好、执行性能好”等优势,目前国内诸多 IT 公司均已采用Go语言开发项目。Go语言有时候被描述为“C 类似语言”,或者是“21 世纪的C语言”。Go 从C语言继承了相似的表达式语法、控制流结构、基础数据类型、调用参数传值、指针等很多思想,还有C语言一直所看中的编译后机器码的运行效率以及和现有操作系统的无缝适配。
因为Go语言没有类和继承的概念,所以它和 Java 或 C++ 看起来并不相同。但是它通过接口(interface)的概念来实现多态性。Go语言有一个清晰易懂的轻量级类型系统,在类型之间也没有层级之说。因此可以说Go语言是一门混合型的语言。
此外,很多重要的开源项目都是使用Go语言开发的,其中包括 Docker、Go-Ethereum、Thrraform 和 Kubernetes。Go 是编译型语言,Go 使用编译器来编译代码。编译器将源代码编译成二进制(或字节码)格式;在编译代码时,编译器检查错误、优化性能并输出可在不同平台上运行的二进制文件。要创建并运行 Go 程序,程序员必须执行如下步骤。
使用文本编辑器创建 Go 程序;
保存文件;编译程序;运行编译得到的可执行文件。
这不同于 Python、Ruby 和 JavaScript 等语言,它们不包含编译步骤。Go 自带了编译器,因此无须单独安装编译器。
链乔教育在线旗下学硕创新区块链技术工作站是中国教育部学校规划建设发展中心开展的“智慧学习工场2020-学硕创新工作站 ”唯一获准的“区块链技术专业”试点工作站。专业站立足为学生提供多样化成长路径,推进专业学位研究生产学研结合培养模式改革,构建应用型、复合型人才培养体系。
我想起了以前读书的时候背诵英语单词的口诀:come是来,go是去,到达是arrive,到哪里先加at或者in,reach也是到达,可以直达.......除了go其他三个单词都有“达到”的意思,但是具体含义有区别,用法也不同,我们先看看他们的基本对比表~~~
一、单词的含义
1、come。音标:英 [kʌm] 美 [kʌm] 。主要用作不及物动词,动词,感叹词,名词。作不及物动词时翻译为“来;开始;出现;发生;变成;到达。”作动词时翻译为“做;假装;将满(…岁)。”作感叹词时翻译为“嗨!”
2、go。音标:英 [ɡəʊ] 美 [ɡoʊ] 。主要用作名词、及物动词、不及物动词,作名词时意为“去;进行;尝试”,作及物动词时意为“忍受;出产;以……打赌”,作不及物动词时意为“走;达到;运转;趋于”。
3、arrive。音标:英 [əˈraɪv] 美 [əˈraɪv] 。主要用作名词、不及物动词,作名词时意为“人名;阿里夫”。作不及物动词时意为“到达;成功;达成;出生”。
4、reach。音标:英 [riːtʃ] 美 [riːtʃ] 。主要用作名词、及物动词、不及物动词,作名词时意为“范围;延伸;河段;横风行驶,人名;(柬)列”,作及物动词时意为“达到;影响;抵达;伸出”,作不及物动词时意为“达到;延伸;伸出手;传开”。
二、单词的用法及举例
1、come的用法。come强调到达的动作或进程,不侧重是否到达目的地。也可用于比喻意义。比如:Has she come yet? 她来了没有?
2、go的用法。go的基本意思是“离开原来的地方向别处挪动”。比如:
I go to work at 8 o'clock. 我8点钟去上班。
go还有“be going to+动词原形”结构,可以用于表示时间,即“将要做某事”“打算做某事”“准备做某事”, be going to所表示的意图往往是未达到的。 比如: I was going to see you yesterday, but it rained. 我本打算昨天去看你,可是下雨了。
3、arrive的用法。arrive 侧重到达目的地或达到某一目标。也可用作比喻。arrive是不及物动词,到达某地不能直接接地名,如果是小地点,则是arrive at,如果是大地点则是arrive in。比如:It was dark by the time we arrived at the station。我们到站时,天都已经黑了。Can we arrive in Beijing on time or not? 我们能否按时到达北京?
4、reach的用法。reach 既可指到达目的地,又可指到达途中的中间站。强调经过的周折或付出的努力。reach是及物动词,后面可以直接接宾语(地名)。比如:We won't reach Miami until five or six o'clock. 我们得五六点钟才能到达迈阿密。
go语言之所以能成为我国最火的语言,是因为编写服务端高并发程序的优势。我大中华区但凡pv,日活高点的网站,应用,谁没点这个需求。这个领域中最优的几个:golang,erlang,rust。日常生活中人类社交是当今社会上的必然性,人们也伴随着科技时代的发展,智能电子产品的使用中也必然少不了语言输入,文字的编辑,语言转换的便利都均可来源于go语音输入法。
国内大学本科教育,哪个学校不以c/c++为入门教学语言。都十几年了,谭浩强还在大卖。语法相近的语言总是学习和使用成本最低的。这一点非常重要。coursera上有一门程序设计语言理论课上,开篇就阐述了这一点的重要性。假设go的入门成本是一个月,erlang的入门成本是2个月,那么整个程序员群体在学习后者的付出成本就很可观了。
google由于众所周知的原因,在国内程序员中不一般的地位。golang有个好背景。
go语言之前一直都没有接受待见,如今广大的群众开始接待,因为腾讯服务器段代码编译是支持go语言的
go语言会成为主流也是一个问题,
多虑了,没有竞争来关系。
虽然go成为源了世界上最并发的语言,这并不妨碍php成为世界上最好的语言,
也不妨碍java成为世界上最有模式的语言,
更不会妨碍c++成为21天就能学会了的语言。为什么Go语言如此不受待见
其实并没有不受待见,用的人还是很多的,解决一些特定领域的问题也很方便。
每种语言的流行程度主要取决于这个语言最著名的killerapp的流行程度,C有Linux,Go有Docker。