golang异步调度和抢占

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1.2 goroutine支持异步抢占

Go语言调度器的性能随着版本迭代表现的越来越优异，我们来了解一下调度器使用的G-M-P模型。先是一些概念：

G（Goroutine）： goroutine，由关键字go创建
M（Machine）：在Go中称为Machine，可以理解为工作线程
P（Processor）：处理器 P 是线程 M 和 Goroutine 之间的中间层(并不是CPU)

M必须持有P才能执行G中的代码，P有自己本地的一个运行队列runq，由可运行的G组成，下图展示了线程 M、处理器 P 和 goroutine 的关系。

G-M-P调度模型

Go语言调度器的工作原理就是处理器P从本地队列中依次选择goroutine 放到线程 M 上调度执行，每个P维护的G可能是不均衡的，为此调度器维护了一个全局G队列，当P执行完本地的G任务后，会尝试从全局队列中获取G任务运行(需要加锁)，当P本地队列和全局队列都没有可运行的任务时，会尝试偷取其他P中的G到本地队列运行(任务窃取)。

在Go1.1版本中，调度器还不支持抢占式调度，只能依靠 goroutine 主动让出 CPU 资源，存在非常严重的调度问题：

单独的 goroutine 可以一直占用线程运行，不会切换到其他的 goroutine，造成饥饿问题
垃圾回收需要暂停整个程序（Stop-the-world，STW），如果没有抢占可能需要等待几分钟的时间，导致整个程序无法工作

Go1.12中编译器在特定时机插入函数，通过函数调用作为入口触发抢占，实现了协作式的抢占式调度。但是这种需要函数调用主动配合的调度方式存在一些边缘情况，就比如说下面的例子：

package main

import (
    "runtime"
    "time"
)

func main() {
    runtime.GOMAXPROCS(1)
    go func() {
        for {
        }
    }()

    time.Sleep(time.Millisecond)
    println("OK")
}

其中创建一个goroutine并挂起， main goroutine 优先调用了休眠，此时唯一的 P 会转去执行 for 循环所创建的 goroutine，进而 main goroutine 永远不会再被调度。换一句话说在Go1.14之前，上边的代码永远不会输出OK，因为这种协作式的抢占式调度是不会使一个没有主动放弃执行权、且不参与任何函数调用的goroutine被抢占。

Go1.14 实现了基于信号的真抢占式调度解决了上述问题。Go1.14程序启动时，在 runtime.sighandler 函数中注册了 SIGURG 信号的处理函数 runtime.doSigPreempt，在触发垃圾回收的栈扫描时，调用函数挂起goroutine，并向M发送信号，M收到信号后，会让当前goroutine陷入休眠继续执行其他的goroutine。

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