Go語言中為什么要有GMP調度模型

今天小編給大家分享一下Go語言中為什么要有GMP調度模型的相關知識點，內容詳細，邏輯清晰，相信大部分人都還太了解這方面的知識，所以分享這篇文章給大家參考一下，希望大家閱讀完這篇文章后有所收獲，下面我們一起來了解一下吧。

GMP調度模型是Go的精髓所在，它合理地解決了多線程并發調度協程的效率問題。

GMP是什么

首先得清楚，GMP各代指什么東西。

• G: Goroutine的縮寫，指協程，運行在線程上。

• M: Machine的縮寫，即thead，線程，循環的調度協程并執行。

• P: Processor的縮寫，指處理器，將協程儲存到本地隊列，并為線程提供未休眠的可用的協程，

線程M各自持有一個處理器P，當要獲取協程時優先從P中獲取，于是GMP模型圖解如下：

大致流程是，線程M從P的隊列中獲取協程，如果獲取不到，就會從全局隊列中去競爭鎖來獲取。

處理器P

協程G和線程M結構在前幾篇已經講解了，這里解析一下處理器P。

作用

處理器P儲存著一批協程，使得線程M可以無鎖的從中獲取協程，而無需與其他線程去競爭全局隊列中的協程，從而提高調度協程效率。

源碼解析

p結構體源碼在src\runtime\runtime2.go中，這里展示部分重要字段。

type p struct {
   ...
   m           muintptr   // back-link to associated m (nil if idle)
   // Queue of runnable goroutines. Accessed without lock.
   runqhead uint32
   runqtail uint32
   runq     [256]guintptr
   runnext guintptr
   ...
}

• m為處理器p所屬的線程

• runq是一個儲存協程的隊列

• runqhead，runqtail表示隊列的頭尾指針

• runnext指向下一個可運行的協程

線程M與處理器P是如何協作的？

在src\runtime\proc.go中，有一個schedule方法，這是線程運行的第一個函數。這函數中，線程需要獲取到可運行的協程，代碼如下：

func schedule() {    
    ...
    // 尋找一個可運行的協程
    gp, inheritTime, tryWakeP := findRunnable() 
    ...
}

func findRunnable() (gp *g, inheritTime, tryWakeP bool) {
    // 從本地隊列中獲取協程
    if gp, inheritTime := runqget(pp); gp != nil {
       return gp, inheritTime, false
    }

    // 本地隊列拿不到則從全局隊列中獲取協程
    if sched.runqsize != 0 {
       lock(&sched.lock)
       gp := globrunqget(pp, 0)
       unlock(&sched.lock)
       if gp != nil {
          return gp, false, false
       }
    }
}

從本地隊列中獲取協程

func runqget(pp *p) (gp *g, inheritTime bool) {
   next := pp.runnext // 隊列中下一個可運行的協程
   if next != 0 && pp.runnext.cas(next, 0) {
      return next.ptr(), true
   }
   ...
}

那如果本地隊列和全局隊列中都沒有協程了怎么辦呢，難道就讓線程這么閑著？

這時候處理器P就會任務竊取，從其他線程的本地隊列中竊取一些任務，美其名曰分擔其他線程的壓力，還提高了自己線程的利用率。

源碼在src\runtime\proc.go\stealWork中，感興趣可以看看。

新建的協程該分配到哪？

新建的協程該分配到本地還是全局隊列呢，得分情況：

• Go認為新協程的優先級高，于是先尋找本地隊列放入，而且還插隊。

• 本隊隊列滿了才放入全局隊列。

實際流程為：

1. 隨機尋找P

2. 將新協程放入P的runnext中，意味著下一個就運行該協程，插隊了

3. 若P的協程滿了，則放入全局隊列

源碼在src\runtime\proc.go\newproc函數中。

// Create a new g running fn.
// Put it on the queue of g's waiting to run.
// The compiler turns a go statement into a call to this.
func newproc(fn *funcval) {
   gp := getg()
   pc := getcallerpc()
   systemstack(func() {
      newg := newproc1(fn, gp, pc) // 創建新協程

      pp := getg().m.p.ptr()
      runqput(pp, newg, true) // 尋找本地隊列放入

      if mainStarted {
         wakep()
      }
   })
}

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