并发问题的解决思路以及Go语言调度器工作原理( 三 ) _Go语言

在大多数情况下，我们都会使用 Go 的默认设置，也就是活跃线程数等于 CPU 个数，在这种情况下不会触发操作系统的线程调度和上下文切换，所有的调度都会发生在用户态，由 Go 语言调度器触发，能够减少非常多的额外开销。
操作系统线程在 Go 语言中会使用私有结构体 runtime.m 来表示
type m struct {g0*gcurg *g...}其中 g0 是持有调度栈的 goroutine ， curg 是在当前线程上运行的用户 goroutine ，用户 goroutine 执行完后，线程切换回 g0 上， g0 会从线程 M 绑定的 P 上的等待队列中获取 goroutine 交给线程。
P调度器中的处理器 P 是线程和 goroutine 的中间层，它能提供线程需要的上下文环境，也会负责调度线程上的等待队列，通过处理器 P 的调度，每一个内核线程都能够执行多个 goroutine ，它能在 goroutine 进行一些 I/O 操作时及时切换，提高线程的利用率。因为调度器在启动时就会创建 GOMAXPROCS 个处理器，所以 Go 语言程序的处理器数量一定会等于 GOMAXPROCS ，这些处理器会绑定到不同的内核线程上并利用线程的计算资源运行 goroutine。
此外在调度器里还有一个全局等待队列，当所有P本地的等待队列被占满后，新创建的 goroutine 会进入全局等待队列。P 的本地队列为空后， M 也会从全局队列中拿一批待执行的 goroutine 放到 P 本地的等待队列中。
GMP模型图示

文章插图

GMP模型图示

全局队列：存放等待运行的G 。
P的本地队列：同全局队列类似，存放的也是等待运行的G ，存的数量有限，不超过256个。新建G时， G优先加入到P的本地队列，如果队列已满，则会把本地队列中一半的G移动到全局队列。
P列表：所有的P都在程序启动时创建，并保存在数组中，最多有GOMAXPROCS(可配置)个。
M：线程想运行任务就得获取P ，从P的本地队列获取G ， P队列为空时， M也会尝试从全局队列拿一批G放到P的本地队列，或从其他P的本地队列偷一半放到自己P的本地队列。M运行G ， G执行之后， M会从P获取下一个G ，不断重复下去。
goroutine 调度器和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上执行。

调度器的策略调度器的一个策略是尽可能的复用现有的活跃线程，通过以下两个机制提高线程的复用：

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。
hand off机制，当本线程因为G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。

Go 的运行时并不具备操作系统内核级的硬件中断能力，基于工作窃取的调度器实现，本质上属于先来先服务的协作式调度，为了解决响应时间可能较高的问题，目前运行时实现了协作式调度和抢占式调度两种不同的调度策略，保证在大部分情况下，不同的 G 能够获得均匀的 CPU 时间片。
协作式调度依靠被调度方主动弃权，系统监控到一个 goroutine 运行超过10ms会通过 runtime.Gosched 调用主动让出执行机会。抢占式调度则依靠调度器强制将被调度方被动中断。