golang的goroutine排程機制

2021-08-29 10:13:40 字數 2538 閱讀 2137

文章出處:

主要基於三個基本物件上,g,m,p(定義在原始碼的src/runtime/runtime.h檔案中)

1.     g代表乙個goroutine物件,每次go呼叫的時候,都會建立乙個g物件

2.     m代表乙個執行緒,每次建立乙個m的時候,都會有乙個底層執行緒建立;所有的g任務,最終還是在m上執行

3.     p代表乙個處理器,每乙個執行的m都必須繫結乙個p,就像執行緒必須在麼乙個cpu核上執行一樣

p的個數就是gomaxprocs(最大256),啟動時固定的,一般不修改; m的個數和p的個數不一定一樣多(會有休眠的m或者不需要太多的m)(最大10000);每乙個p儲存著本地g任務佇列,也有乙個全域性g任務佇列;

如下圖所示

全域性g任務佇列會和各個本地g任務佇列按照一定的策略互相交換(滿了,則把本地佇列的一半送給全域性佇列)

p是用乙個全域性陣列(255)來儲存的,並且維護著乙個全域性的p空閒鍊錶

1.     建立乙個g物件,加入到本地佇列或者全域性佇列

2.     如果還有空閒的p,則建立乙個m

3.     m會啟動乙個底層執行緒,迴圈執行能找到的g任務

4.     g任務的執行順序是,先從本地佇列找,本地沒有則從全域性佇列找(一次性轉移(全域性g個數/p個數)個,再去其它p中找(一次性轉移一半),

5.     以上的g任務執行是按照佇列順序(也就是go呼叫的順序)執行的。(這個地方是不是覺得很奇怪??)

對於上面的第2-3步,建立乙個m,其過程:

1.     先找到乙個空閒的p,如果沒有則直接返回,(哈哈,這個地方就保證了程序不會占用超過自己設定的cpu個數)

2.     呼叫系統api建立執行緒,不同的作業系統,呼叫不一樣,其實就是和c語言建立過程是一致的,(windows用的是createthread,linux用的是clone系統呼叫),(*^__^*)嘻嘻……

3.     然後建立的這個執行緒裡面才是真正做事的,迴圈執行g任務

那就會有個問題,如果乙個系統呼叫或者g任務執行太長,他就會一直占用這個執行緒,由於本地佇列的g任務是順序執行的,其它g任務就會阻塞了,怎樣中止長任務的呢?(這個地方我找了好久~o(╯□╰)o)

這樣滴,啟動的時候,會專門建立乙個執行緒sysmon,用來監控和管理,在內部是乙個迴圈:

1.     記錄所有p的g任務計數schedtick,(schedtick會在每執行乙個g任務後遞增)

2.     如果檢查到 schedtick一直沒有遞增,說明這個p一直在執行同乙個g任務,如果超過一定的時間(10ms),就在這個g任務的棧資訊裡面加乙個標記

3.     然後這個g任務在執行的時候,如果遇到非內聯函式呼叫,就會檢查一次這個標記,然後中斷自己,把自己加到佇列末尾,執行下乙個g

4.     o(∩_∩)o哈哈~,如果沒有遇到非內聯函式(有時候正常的小函式會被優化成內聯函式)呼叫的話,那就慘了,會一直執行這個g任務,直到它自己結束;如果是個死迴圈,並且gomaxprocs=1的話,恭喜你,夯住了!親測,的確如此

對於乙個g任務,中斷後的恢復過程:

1.     中斷的時候將暫存器裡的棧資訊,儲存到自己的g物件裡面

2.     當再次輪到自己執行時,將自己儲存的棧資訊複製到暫存器裡面,這樣就接著上次之後執行了。 ~\(≧▽≦)/~

但是還有乙個問題,就是系統啟動的過程,雨痕沒有說的太明白,我一直有很多問題都狠疑惑(第乙個m怎麼來的?,g怎麼找到對應的p?等等),這個讓我蛋疼了好久~

1.     系統啟動的時候,首先跑的是主線程,那第乙個m應該就是主線程吧(按照c語言的理解,嘿嘿),這裡叫m1,可以看前面的圖

2.     然後這個主線程會繫結第乙個p1

3.     咱們寫的main函式,其實是作為乙個goroutine來執行的(雨痕說的)

4.     也就是第乙個p1就有了乙個g1任務,然後第乙個m1就執行這個g1任務(也就是main函式),建立這個g1的時候不用建立m了,因為已經有了m1

5.     這個main函式裡面所有的goroutine,都繫結到當前的m1所對應的p1上,o(∩_∩)o哈哈~

6.     然後建立main裡的goroutine的時候(比如g2),就會建立新的m2,新的m2裡的初始p2的本地任務佇列是空的,會從p1裡面取一些過來,哈哈

7.     這樣兩個m1,m2各自執行自己的g任務,再依次往復,這下就圓滿了~~~

所以goroutine是按照搶占式排程的,乙個goroutine最多執行10ms就會換作下乙個

這個和目前主流系統的的cpu排程類似(按照時間分片)

windows:20ms

linux:5ms-800ms

到這裡都差不多了,這些在雨痕的筆記裡面都有更詳細的描述,不過很多地方比較凌亂,比較複雜,這裡篩檢了很多,方便讀者理解

1.     在golang中編譯器也會嘗試進行內聯,將小函式直接複製並編譯,為了內聯,盡量消除編譯器無法偵測的dead code,利用gobuild -gcflags=-m編譯命令可以檢視程式內聯狀態,不得不說golang的編譯工具鏈還是很強大的,十分有利於程式的優化。

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