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一文詳解golang中的gmp模型

更新時(shí)間：2023年11月15日 11:07:44 作者：wric

這篇文章主要介紹了golang中的gmp模型的誕生、概念及調(diào)度講解，有需要的朋友可以借鑒參考下，希望能夠有所幫助，祝大家多多進(jìn)步，早日升職加薪

誕生

（我們?yōu)槭裁葱枰猤mp模型）

我們知道，早期的操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)是單進(jìn)程的。后來引入了并發(fā)的思想，發(fā)展為多進(jìn)程/多線程操作系統(tǒng)，操作系統(tǒng)可以通過時(shí)間片在多個(gè)進(jìn)程之間切換。然而，在多個(gè)進(jìn)程之間進(jìn)行切換，是需要切換成本的。

在引入?yún)f(xié)程之前，我們需要回顧一下進(jìn)程和線程的概念。
進(jìn)程，是軟件的執(zhí)行副本，是分配資源的基礎(chǔ)單位。每個(gè)進(jìn)程有自己的進(jìn)程控制塊，代碼，數(shù)據(jù)。
線程，是輕量級(jí)的線程，是調(diào)度和執(zhí)行的基本單位。（這里單指內(nèi)核態(tài)線程），每個(gè)線程有自己的寄存器和棧。

時(shí)間與空間

在傳統(tǒng)的多線程并發(fā)模型中，輕量級(jí)的線程只需進(jìn)行寄存器和棧等上下文的切換就可以完成多個(gè)任務(wù)的并發(fā)執(zhí)行。然而，隨著并發(fā)量越來越高，有些局限性開始展現(xiàn)出來。

隨著并發(fā)量的上漲，切換的頻率越來越高，線程的切換開銷開始顯露不足
隨著并發(fā)量的上漲，需要越來越多的線程，內(nèi)存占用也越來越大

因此，在高并發(fā)的需求下，協(xié)程因此誕生了，也就是golang中的groutine。

在時(shí)間上，平均每次協(xié)程切換的開銷是 120ns 左右，相對(duì)于進(jìn)程切換的開銷大約 3.5us，大約是其的三十分之一
在空間上，協(xié)程初始化創(chuàng)建的時(shí)候?yàn)槠浞峙涞臈Ｓ?2KB，而線程棧一般在4-8M左右。

那么，為什么協(xié)程可以這么輕量呢。

在傳統(tǒng)的多線程中，線程與進(jìn)程的關(guān)系是固定的，每個(gè)線程必定從屬于一個(gè)進(jìn)程。而到了協(xié)程，為了去掉更多的枷鎖，協(xié)程是不依賴于某個(gè)固定的線程的，協(xié)程可以自由切換而不比。換而言之，golang在用戶空間與內(nèi)核空間之間創(chuàng)建了一層新的映射，而這，就是gmp模型。

概念

（gmp是什么）

gmp=groutine+machine+processor

G

(1) g 即goroutine，是golang中對(duì)協(xié)程的抽象;
(2) g有自己的運(yùn)行棧、狀態(tài)、以及執(zhí)行的任務(wù)函數(shù)（用戶通過go func指定);
(3) g需要綁定到p才能執(zhí)行，在g的視角中，p就是它的cpu.

M

(1) m 即machine，是golang 中對(duì)線程的抽象;
(2) m的數(shù)量是動(dòng)態(tài)的，golang語言中默認(rèn)最大值為10000，也可以用runtime/debug包中的SetMaxThreads函數(shù)來設(shè)置
(3) ?個(gè)M阻塞，會(huì)創(chuàng)建?個(gè)新的M。如果有M空閑，那么就會(huì)回收或者睡眠。

P

(1) p即 processor，是golang 中的調(diào)度器;
(2) p是 gmp的中樞，借由p承上啟下，實(shí)現(xiàn)g 和m之間的動(dòng)態(tài)有機(jī)結(jié)合;
(3）對(duì)g而言，p是其cpu,g只有被p調(diào)度，才得以執(zhí)行;
(4）對(duì)m而言，p是其執(zhí)行代理，為其提供必要信息的同時(shí)（可執(zhí)行的g、內(nèi)存分配情況等)，并隱藏了繁雜的調(diào)度細(xì)節(jié);
(5) p 的數(shù)量決定了g最大并行數(shù)量，可由用戶通過GOMAXPROCS進(jìn)行設(shè)定（超過CPu核數(shù)時(shí)無意義).也可以在程序中通過runtime.GOMAXPROCS() 來設(shè)置

gmp模型圖片