Golang协程调度器scheduler怎么使用(golang,scheduler,开发技术)

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1. 调度器scheduler的作用

我们都知道，在Go语言中，程序运行的最小单元是gorouines。

然而程序的运行最终都是要交给操作系统来执行的，以Java为例，Java中的一个线程对应的就是操作系统中的线程，以此来实现在操作系统中的运行。在Go中，gorouines比线程更轻量级，其与操作系统的线程也不是一一对应的关系，然而，最终我们想要执行程序，还是要借助操作系统的线程来完成，调度器scheduler的工作就是完成gorouines到操作系统线程的调度。

2. GMP模型

当我们运行go fun(){}时，会生成一个g，优先放置在创建他的p的本地队列中，如果本地队列已满，那么会放置在全局队列中。

g的运行需要借助p与m，p是执行器，只有获得p的g才能执行，p的执行需要挂在m上，m对应的是操作系统中的线程，p的数量与CPU的核数相同。

goroutine运行所需要的上下文信息都是存放在g的数据结构当中的，所以g可以依靠任意的p或者m执行，而对于操作系统而言，其并不能看到p与g的调度过程，这些过程对于操作系统线程来说都是连续的，所以省去了线程上下文切换的开销。

g的数据结构如下所示：

typegstruct{stackstack//g自己的栈m*m//执行当前g的mschedgobuf//保存了g的现场，goroutine切换时通过它来恢复atomicstatusuint32//g的状态Gidle,Grunnable,Grunning,Gsyscall,Gwaiting,Gdeadgoidint64schedlinkguintptr//下一个g,g链表preemptbool//抢占标记lockedmmuintptr//锁定的M,g中断恢复指定M执行gopcuintptr//创建该goroutine的指令地址startpcuintptr//goroutine函数的指令地址}

p的数据结构如下所示：

typepstruct{idint32statusuint32//状态linkpuintptr//下一个P,P链表mmuintptr//拥有这个P的Mmcache*mcache//P本地runnable状态的G队列runqheaduint32runqtailuint32runq[256]guintptrrunnextguintptr//一个比runq优先级更高的runnableG//状态为dead的G链表，在获取G时会从这里面获取gFreestruct{gListnint32}gcBgMarkWorkerguintptr//(atomic)gcwgcWork}

m的数据结构如下所示：

typemstruct{g0*g//g0,每个M都有自己独有的g0curg*g//当前正在运行的gppuintptr//当前用于的pnextppuintptr//当m被唤醒时，首先拥有这个pidint64spinningbool//是否处于自旋parknotealllink*m//onallmschedlinkmuintptr//下一个m,m链表mcache*mcache//内存分配lockedgguintptr//和G的lockedm对应freelink*m//onsched.freem}

通过gmp模型，我们能解决gorouines到操作系统线程的映射问题，gorouines之间的切换是在用户态完成的，在操作系统的视角来看，线程的上下文切换并不频繁，因此就少了很多陷入内核的过程，所以有更好的并发效果。

3. 调度机制

1）work stealing机制

当一个p上的g执行完之后，他会尝试从其他的p队列中窃取g来执行，以减少操作系统线程的切换动作。

2）hand off机制

这个是针对m来说的，有的时候m可能因为g的信号调用而被操作系统阻塞，这个时候p就会挂载去另一个m继续执行可以执行的g，当阻塞的m就绪之后，会给p发信号，召唤他回来继续进行后续操作。

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