Go调度程序：Ms，Ps&Gs

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女主宣言

最近决定学习一下关于Go内部的相关知识，所以就整理了此篇文章来和大家分享一下。

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基础

Go运行时管理调度、垃圾收集和goroutines的运行时环境。在这里，我将只关注调度程序。

运行时调度器通过将它们映射到操作系统线程来运行goroutines。Goroutines是线程的轻量级版本，启动成本非常低。每一个goroutine都是由一个名为G的结构体描述的，它包含了跟踪其堆栈和当前状态所必需的字段。所以,G = goroutine。

运行时跟踪每个G，并将它们映射到逻辑处理器上，命名为P。P可以被看作是一个抽象的资源或上下文，需要被获取，因此OS线程（称为M或机器）可以执行G。你可以通过调用 runtime.GOMAXPROCS(numLogicalProcessors) 来控制运行时的逻辑处理器，如果你打算调整这个参数（或许不应该），设置一次并忘记它，因为它需要“停止一切”GC暂停。

从本质上讲，操作系统运行线程，执行你的代码。Go的诀窍是，编译器在不同的地方插入调用到Go运行时，例如通过通道发送一个值，对运行时包进行调用），这样就可以通知调度程序并采取行动。

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Ms，Ps&Gs之间的舞蹈

Ms、Ps和Gs之间的交互有点复杂。看一下这个工作流程图：

在这里我们可以看到，对于G来说有两种类型的队列：在“schedt”结构中有一个全局队列（很少使用），并且每个P维护一个可运行的G队列。

为了执行一个goroutine，M需要保存上下文P.机器，然后弹出它的goroutines，执行代码。

当你安排一个新的goroutine（做一个go func（）调用）时，它被放置到P的队列中。这里有一个有趣的偷工调度算法，当M完成了某个G的执行，然后它试图从队列中取出另一个G，它是空的，然后它随机地选择另一个P并试图从它中偷取一半的可运行的G！

当你的goroutine做一个阻塞的系统调用时，会发生一些有趣的事情。阻塞系统调用将被拦截，如果要运行Gs，运行时将从P中分离出线程并创建一个新的OS线程（如果空闲线程不存在的话）来服务该处理器。

当一个系统调用恢复时，goroutine被放回一个本地运行队列，线程会自动放置（意味着线程不会运行），并将自己插入到空闲线程列表中。

如果goroutine进行网络调用，运行时也会执行类似的操作。这个调用将被拦截，但是因为Go有一个集成的网络轮询器，它有自己的线程，它将被分配给它。

如果当前的goroutine被阻塞，那么运行时将运行一个不同的goroutine：

• 阻塞系统调用（例如打开一个文件），

• 网络输入，

• 通道操作，

• 同步包中的原语。

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调度程序跟踪

Go允许跟踪运行时调度程序。这是通过GODEBUG环境变量完成的：

$ GODEBUG=scheddetail=1,schedtrace=1000 ./program

下面是它给出的输出示例：

SCHED 0ms: gomaxprocs=8 idleprocs=7 threads=2 spinningthreads=0 idlethreads=0 runqueue=0 gcwaiting=0 nmidlelocked=0 stopwait=0 sysmonwait=0
  P0: status=1 schedtick=0 syscalltick=0 m=0 runqsize=0 gfreecnt=0
  P1: status=0 schedtick=0 syscalltick=0 m=-1 runqsize=0 gfreecnt=0
  P2: status=0 schedtick=0 syscalltick=0 m=-1 runqsize=0 gfreecnt=0
  P3: status=0 schedtick=0 syscalltick=0 m=-1 runqsize=0 gfreecnt=0
  P4: status=0 schedtick=0 syscalltick=0 m=-1 runqsize=0 gfreecnt=0
  P5: status=0 schedtick=0 syscalltick=0 m=-1 runqsize=0 gfreecnt=0
  P6: status=0 schedtick=0 syscalltick=0 m=-1 runqsize=0 gfreecnt=0
  P7: status=0 schedtick=0 syscalltick=0 m=-1 runqsize=0 gfreecnt=0
  M1: p=-1 curg=-1 mallocing=0 throwing=0 preemptoff= locks=1 dying=0 helpgc=0 spinning=false blocked=false lockedg=-1
  M0: p=0 curg=1 mallocing=0 throwing=0 preemptoff= locks=1 dying=0 helpgc=0 spinning=false blocked=false lockedg=1
  G1: status=8() m=0 lockedm=0

注意，它使用了与G、M和P以及它们的状态相同的概念，比如P的队列大小。通常，你不需要那么多的细节，所以你可以使用：

$ GODEBUG=schedtrace=1000 ./program

此外，还有一个名为go tool trace的高级工具，它有一个UI，允许我们探索，程序运行时正在做什么。

总结

本次跟大家分享的知识点就是以上这些，不知道大家有没有理解呢，有任何问题都可以跟我们留言沟通。

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