golang的goroutine調度機制

一直對goroutine的調度機制很好奇，最近在看雨痕的golang源碼分析，(基於go1.4)

感覺豁然開朗，受益匪淺；

去繁就簡，再加上自己的一些理解，整理了一下

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調度器

主要基於三個基本對象上，G，M，P（定義在源碼的src/runtime/runtime.h文件中）

1. G代表一個goroutine對象，每次go調用的時候，都會創建一個G對象

2. M代表一個線程，每次創建一個M的時候，都會有一個底層線程創建；所有的G任務，最終還是在M上執行

3. P代表一個處理器，每一個運行的M都必須綁定一個P，就像線程必須在麽一個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）；每一個P保存著本地G任務隊列，也有一個全局G任務隊列；

如下圖所示

全局G任務隊列會和各個本地G任務隊列按照一定的策略互相交換（滿了，則把本地隊列的一半送給全局隊列）

P是用一個全局數組（255）來保存的，並且維護著一個全局的P空閑鏈表

每次go調用的時候，都會：

1. 創建一個G對象，加入到本地隊列或者全局隊列

2. 如果還有空閑的P，則創建一個M

3. M會啟動一個底層線程，循環執行能找到的G任務

4. G任務的執行順序是，先從本地隊列找，本地沒有則從全局隊列找（一次性轉移(全局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任務執行是按照隊列順序（也就是go調用的順序）執行的。（這個地方是不是覺得很奇怪？？）

對於上面的第2-3步，創建一個M，其過程：

1. 先找到一個空閑的P，如果沒有則直接返回，（哈哈，這個地方就保證了進程不會占用超過自己設定的cpu個數）

2. 調用系統api創建線程，不同的操作系統，調用不一樣，其實就是和c語言創建過程是一致的，（windows用的是CreateThread，linux用的是clone系統調用），(*^__^*)嘻嘻……

3. 然後創建的這個線程裏面才是真正做事的，循環執行G任務

那就會有個問題，如果一個系統調用或者G任務執行太長，他就會一直占用這個線程，由於本地隊列的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，會專門創建一個線程sysmon，用來監控和管理，在內部是一個循環：

1. 記錄所有P的G任務計數schedtick，（schedtick會在每執行一個G任務後遞增）

2. 如果檢查到 schedtick一直沒有遞增，說明這個P一直在執行同一個G任務，如果超過一定的時間（10ms），就在這個G任務的棧信息裏面加一個標記

3. 然後這個G任務在執行的時候，如果遇到非內聯函數調用，就會檢查一次這個標記，然後中斷自己，把自己加到隊列末尾，執行下一個G

4. O(∩_∩)O哈哈~，如果沒有遇到非內聯函數（有時候正常的小函數會被優化成內聯函數）調用的話，那就慘了，會一直執行這個G任務，直到它自己結束；如果是個死循環，並且GOMAXPROCS=1的話，恭喜你，夯住了！親測，的確如此

對於一個G任務，中斷後的恢復過程：

1. 中斷的時候將寄存器裏的棧信息，保存到自己的G對象裏面

2. 當再次輪到自己執行時，將自己保存的棧信息復制到寄存器裏面，這樣就接著上次之後運行了。 ~\(≧▽≦)/~

但是還有一個問題，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（第一個M怎麽來的？，G怎麽找到對應的P？等等），這個讓我蛋疼了好久~

不過我自己意淫了一下，補充在下面，歡迎大家指正

1. 系統啟動的時候，首先跑的是主線程，那第一個M應該就是主線程吧（按照C語言的理解，嘿嘿），這裏叫M1，可以看前面的圖

2. 然後這個主線程會綁定第一個P1

3. 咱們寫的main函數，其實是作為一個goroutine來執行的（雨痕說的）

4. 也就是第一個P1就有了一個G1任務，然後第一個M1就執行這個G1任務（也就是main函數），創建這個G1的時候不用創建M了，因為已經有了M1

5. 這個main函數裏面所有的goroutine，都綁定到當前的M1所對應的P1上，O(∩_∩)O哈哈~

6. 然後創建main裏的goroutine的時候（比如G2），就會創建新的M2，新的M2裏的初始P2的本地任務隊列是空的，會從P1裏面取一些過來，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~~~

綜上：

所以goroutine是按照搶占式調度的，一個goroutine最多執行10ms就會換作下一個

這個和目前主流系統的的cpu調度類似（按照時間分片）

windows：20ms

linux：5ms－800ms

到這裏都差不多了，這些在雨痕的筆記裏面都有更詳細的描述，不過很多地方比較淩亂，比較復雜，這裏篩檢了很多，方便讀者理解

註意：

1. 在Golang中編譯器也會嘗試進行內聯，將小函數直接復制並編譯，為了內聯，盡量消除編譯器無法偵測的dead code，利用gobuild -gcflags=-m編譯命令可以查看程序內聯狀態，不得不說golang的編譯工具鏈還是很強大的，十分有利於程序的優化。

如果有任何疑問，歡迎提出，

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