GMP 线程调度模型

GMP线程调度模型是Go协程调度的CSP并发模型实现，是对两级线程模型进行了一定程度的改进，使它能够更加灵活地进行线程之间的调度。

Golang内部有三个对象，goroutine，machine，processor。

研究这块最好结合源码。

GMP 调度模型

GMP 调度模型

G=Goroutine协程，P=Processor处理器，M=Thread线程

• 全局队列（Global Queue）：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，如果队列满了，则会把本地队列中一半的G移动到全局队列。
• P：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。

说明：

• G，Goroutine，协程，轻量级的用户线程，是对Go语言中代码片段的封装；
• M，Machine，物理线程（工作线程），对内核级线程的封装，一个Machine对应一个内核线程，当前操作系统分配到当前Go程序的线程数，由于Go语言本身的限制，Go程序启动时会设置M的最大数量默认为10000，但是内核很难支持这么多的线程数，所以这个限制可以忽略。可以通过runtime/debug中的SetMaxThreads函数来设置M的最大数量；
• P，Processor，处理器（上下文），G和M的调度对象，用来调度G和M之间的关联关系，程序启动时创建，其数量可通过GOMAXPROCS()来设置，默认为CPU核心数，这意味着在程序执行的任意时刻都只有GOMAXPROCS个goroutine在同时运行。

Goroutine调度器和OS调度器是通过M结合起来的，每个M都会与1个内核线程绑定，OS调度器负责把内核线程分配到CPU的核上执行。在运行时一个M同时只能绑定1个P，M和P是一对一绑定的，M和P的组合共同构成了G的有效运行环境。但M和P会适时的组合和断开，以保证待执行G队列能够得到及时执行。而P和G的关系是一对多的，多个可执行G将会顺序排成一个队列挂在某个P上面。在运行过程中，M和内核线程之间的对应关系不会变，在M的生命周期内，它只会和一个内核线程绑定，而M和P以及P和G之间的关系都是动态可变的。

M与P的数量没有绝对关系，一个M阻塞，P就会去创建或者切换另一个M，所以，即使P的默认数量是1，也有可能会创建很多个M出来。但由于P的存在，G和M可以呈现出多对多的关系。当一个正在与某个M对接并运行着的G，需要因某个事件（比如等待I/O或锁的解除）而暂停运行的时候，调度器总会及时地发现，并把这个G与那个M分离开，以释放计算资源供那些等待运行的G使用。

P和M何时会被创建

• P何时创建：在确定了P的最大数量n后，运行时系统会根据这个数量创建n个P。
• M何时创建：没有足够的M来关联P并运行其中的可运行的G。比如所有的M此时都阻塞住了，而P中还有很多就绪任务，就会去寻找空闲的M，而没有空闲的，就会去创建新的M。

go func() 调度流程

go func() 调度流程

1. 我们通过go func ()来创建一个goroutine；
2. 有两个存储G的队列，一个是局部调度器P的本地队列、一个是全局G队列。新创建的G会先保存在P的本地队列中，如果P的本地队列已经满了就会保存在全局的队列中；
3. G只能运行在M中，一个M必须持有一个P，M与P是1:1的关系。M会从P的本地队列弹出一个可执行状态的G来执行，如果P的本地队列为空，就会想其他的MP组合偷取一个可执行的G来执行；
4. 一个M调度G执行的过程是一个循环机制；
5. 当M执行某一个G时候如果发生了syscall或则其余阻塞操作，M会阻塞，如果当前有一些G在执行，runtime会把这个线程M从P中摘除 (detach)，然后再创建一个新的操作系统的线程 (如果有空闲的线程可用就复用空闲线程) 来服务于这个P；
6. 当M系统调用结束时候，这个G会尝试获取一个空闲的P执行，并放入到这个P的本地队列。如果获取不到P，那么这个线程M变成休眠状态， 加入到空闲线程中，然后这个G会被放入全局队列中。

调度器的生命周期

调度器的生命周期