golang中GPM模型原理与调度器设计策略

一、GMP模型原理first:

1. 全局队列：存放待运行的G
2. P的本地队列：同全局队列类似，存放待运行的G,存储的数量有限：256个，
当创建新的G‘时，G’优先加入到P的本地队列，如果队列已满，会把P本地队列中一半的G移动到全局队列
3. M线程：M运行G需要先获取P，然后从P本地队列中取G运行，如果P本地队列为空，M会把全局队列中一批G移动到P本地队列
或去其它P队列中偷一半G到P本地队列，M运行G，G执行完后，M会从P获取下一个G，不断重复执行
4. 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个

总结：goroutine调度器与OS线程调度器通过M结合起来，每一个M代表一个内核线程，OS调度器负责把内核线程分配到CPU上去执行

second:
有关 P 和 M 的数量问题
1. P 的数量：
   由程序启动时环境变量 $GOMAXPROCS 或 runtime方法GOMAXPROCS()决定，
   这意味着在程序执行的任意时刻都只有 $MAXPROCS个goroutine在执行
2. M 的数量
   2.1 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10000，但是内核很难支持这么多的线程，
   所以可以忽略，
   2.1 runtime/debug中的SetMaxThreads函数，设置 M 的最大数量
   2.3 当一个M阻塞了，会创建新的M
3. M和P的数量没有绝对关系，一个M阻塞，P就会创建或者切换其它的M，所以即使P的数量是1，也有可能创建出很多个M出来

  three:
  P 和 M 何时会被创建
1. P 何时创建：在确定了P的最大数量n后，runtime运行时系统会根据这个数量创建n个P
2. M 何时创建：没有足够的M来关联P并运行其中可运行的G；比如此时所有的M都阻塞住了，
   但是P中还有很多就绪任务，此时就会去创建新的M

二、调度器设计策略
　

1. 复用线程：避免重复的创建、销毁线程，而是对线程的复用

work stealing机制：当本线程M无可运行的G时，会尝试从其它线程绑定的P中偷取G，而不是销毁线程
hand off机制：当本线程M因为G进行系统调用时阻塞，线程M释放绑定的P，交给其它空闲的线程M去执行
利用并行：GOMAXPROCS设置P的数量，最多有GOMAXPROCS个线程分布在多个CPU上运行，
GOMAXPROCS也限制了并发的程度，当设置 GOMAXPROCS = CPU核数/2 时，则最多利用了一半的CPU核进行并行

2. 抢占：在coroutine中要等待一个协程让出CPU才执行下一个协程，而在go中，一个goroutine最多占用CPU 10ms,
   防止其它goroutine被饿死，这就是goroutine不同于其它coroutine的区别

3. 全局G队列，在新的调度器中依然有全局G队列，但是功能被弱化了，当M执行 work stealing 从其它P队列偷不到G时，
   它可以从全局G队列获取G

三、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的本地队列已满就会保存在全局队列中
3. G只能运行在M中，一个M必须持有一个P，M与P的关系时1:1，M先绑定P然后从P队列中弹出一个可运行的G并执行，
   如果P本地队列为空，M会向其它MP组合偷取一个可运行的G运行
4. 一个M调度G执行的过程是一个循环机制
5. 当一个M执行一个G时发生了syscall或其它阻塞操作，M会阻塞，如果当前有一些G待执行，runtime会把这个线程M
   从P中摘除，让其它空余的M线程（如果没有就创建新的M线程）来服务于这个P
6. 当M系统调用结束的时候，这个G会尝试获取一个空闲的P，并放入到P的本地队列中取，如果获取不到P,
   这个M线程变成休眠状态，加入到空闲线程中去，然后这个G会被放入到全局队列中

四、调度器的声明周期

M0: 是启动程序后编号为0的主线程，M0负责初始化操作和执行第一个G，在之后M0就和其它M一样了
G0: 是每次启动M都会第一个创建的goroutine，GO仅用于负责调度的G，G0不指向任何可执行的函数，
   每个M都会有一个自己的G0，在调度或系统调用时会使用G0的栈空间，

总结：go调度器的本质：把大量的goroutine分配到少量的线程上去执行，并利用多核并行，实现更强大的并发

参考链接：https://www.topgoer.com/%E5%B9%B6%E5%8F%91%E7%BC%96%E7%A8%8B/GMP%E5%8E%9F%E7%90%86%E4%B8%8E%E8%B0%83%E5%BA%A6.html