學(xué)習(xí)劉丹冰《8小時轉(zhuǎn)職golang工程師》，本節(jié)都是原理

單進程操作系統(tǒng)

早期的單進程操作系統(tǒng)，可以理解為只有一個時間軸，CPU順序執(zhí)行每一個進程/線程，這種順序執(zhí)行的方式，CPU同一時間智能處理一個指令，一個任務(wù)一個任務(wù)去處理

這樣就會導(dǎo)致進程阻塞的話，CPU就會卡在當前進程，一直在等待，CPU就會浪費

多線程/多進程操作系統(tǒng)

CPU利用輪詢機制，調(diào)度各個進程，每個進程都分配固定的時間片，這個時間片很小，先執(zhí)行進程A，如果A結(jié)束了，那沒問題切換到下一進程B，但如果時間片內(nèi)A沒結(jié)束，CPU不管A沒結(jié)束，會強制切換到下一進程B，以此類推，CPU就避免了阻塞在某一進程

但這樣的問題是，在頻繁切換進程的過程中，進程的切換就必然會導(dǎo)致切換成本，例如保存當前線程狀態(tài)，系統(tǒng)調(diào)用，環(huán)境的上下文切換，各種拷貝復(fù)制就會導(dǎo)致時間浪費，大部分時間都用在切換了，進程數(shù)量越多，切換的浪費就越大

因此軟件的目標就是提高CPU利用率

另一方面，進程的內(nèi)存占用也是很大的問題

1:N模型

程序員的任務(wù)就是在用戶態(tài)調(diào)接口，開發(fā)業(yè)務(wù)，內(nèi)核態(tài)負責(zé)調(diào)硬件，調(diào)系統(tǒng)資源，用戶線程和內(nèi)核線程一一綁定，CPU只需要管內(nèi)核線程，這樣的內(nèi)核線程稱為thread，用戶線程稱為co-routine，thread通過管理協(xié)程調(diào)度器，管理多個協(xié)程，這樣CPU還是只管理一個線程

這樣就在用戶態(tài)實現(xiàn)了并發(fā)，CPU也不用切換了，只用在協(xié)程切換時消耗很少的資源，解決了CPU高消耗調(diào)度的問題

這樣的弊端是有一個協(xié)程阻塞了，下一個協(xié)程就不能執(zhí)行了

M:N模型

M個線程通過協(xié)程調(diào)度器，管理多個協(xié)程，CPU的調(diào)度優(yōu)化我們沒法做，這個協(xié)程調(diào)度器就非常重要了

goroutine

在go中，協(xié)程co-routine被改為goroutine，一個goroutine只占幾kb，因此可以有大量的goroutine存在，另一方面goroutine 的調(diào)度器非常靈活

goroutine早期調(diào)度器

早期的goroutine調(diào)度器有一個全局的goroutine隊列，這個隊列有一個鎖，每個線程要創(chuàng)建、銷毀、運行一個goroutine都要先獲取一個鎖，然后執(zhí)行g(shù)oroutine，執(zhí)行完畢后再把鎖還回去

這樣的問題是激烈的鎖競爭

另一方面，當一個線程執(zhí)行一個goroutine時，這個goroutine新創(chuàng)建了一個goroutine，為了保證并發(fā)，這個新goroutine肯定得執(zhí)行，這個新創(chuàng)建的就被放在下一個線程去執(zhí)行，這實際上不滿足程序的局部性原理

另外系統(tǒng)在頻繁調(diào)用不同的線程還是會造成系統(tǒng)開銷

GMP

在操作系統(tǒng)中，有一個操作系統(tǒng)調(diào)度器，用來調(diào)度CPU，來處理不同的內(nèi)核線程，在這之上每個線程有一個處理器，這個處理器里有g(shù)oroutine的各種資源，堆、棧、數(shù)據(jù)等，這樣的處理器稱為P，每個P管理一個自己的本地隊列，這個隊列里存放著這個P要處理的goroutine，goroutine要被處理時，線程獲取一個P，P調(diào)度出一個goroutine交給線程，線程對goroutine進行處理，除了P的本地隊列外，還有一個全局隊列，里面也存放著要運行的goroutine

調(diào)度器設(shè)計策略

 復(fù)用線程

work stealing

當一個線程正在執(zhí)行一個goroutine時，并且它的P本地隊列里還有待執(zhí)行的goroutine，別的P空閑的話就會幫它的線程偷取一個goroutine

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hand off

如果說一個P正執(zhí)行的goroutine突然阻塞了，比如在等待輸入之類的，那么這時候這個P的線程，也就是這個CPU實際上沒有被利用，這時候就會創(chuàng)建/喚醒一個新的線程，這時候讓阻塞的goroutine繼續(xù)阻塞，當前CPU變?yōu)樗郀顟B(tài)，但把物理CPU切換走到不阻塞的線程上，其余的P和P的本地隊列直接被轉(zhuǎn)移到新的線程上控制，如果之前的阻塞routine又不阻塞了，那把這個goroutine又加入到別的隊列后

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并行

P的數(shù)量可以宏定義，例如為CPU核心數(shù)/2

搶占

在1:1模型中，一個協(xié)程和一個線程綁定，當有別的協(xié)程需要運行時，當前的協(xié)程除非釋放出這個線程資源，否則新來的就只能等著

而goroutine的機制是，每個goroutine只有10ms，時間用完后新的goroutine一定會搶占這個CPU，沒有誰優(yōu)先，大家都很平均

全局隊列

一個線程如果沒有要執(zhí)行的goroutine，根據(jù)work stealing，去別的本地隊列偷，如果別的隊列也沒得偷，就去全局隊列里拿，全局隊列里別的goroutine前移

到此這篇關(guān)于Go并發(fā)的方法之goroutine模型與調(diào)度策略的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Go goroutine模型與調(diào)度策略內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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