Golang协程调度器

说在前面

Golang作为Google亲自孵化出来一门现代编程语言，可以说是吸收了众多早期编程语言的优点，又有其自己独特的设计哲学。由于其简洁的编程风格和优秀的并发编程效率，越来越多精通C++和Java的同学把Go作为自己第二，甚至是第一语言。本文打算从Go调度器（Go Scheduler）的角度讨论下Go的并发编程。

Go调度器全貌

正文

什么是并行（Parallel）？

在同一时刻，多件事情一起做。

什么叫并发处理（Concorrent）？

在一个时段内，多件事情一起做。

举个例子就是火影忍者中的鸣人影分身后产生的两个鸣人是并行，本质上产生了两个独立的鸣人；而七龙珠中孙悟空通过超高速移动产生两个残影是并发，本质上悟空还是只有一个，只是本尊以超高速移动将时间片分配在两个影子上。

并行和并发怎么体现在计算机中？

先谈谈并发，在计算机还是单处理器的时候，如果要同时运行两个程序A和B，计算机将CPU的时间切成非常细小的片，这一个时间片去执行程序A，第二个时间片去执行程序B，只要时间片切换得非常快，对于使用计算机的人来说A和B像是在同时运行，但在同一个时间片内部，CPU只能处理程序A或者程序B。

再聊聊并发，人们发现单处理器的时钟频率很难提升，如果同时运行100个程序，由于切换速度不够快，每个程序分到时间片的频率太低，表现上来看每一个程序都会变慢。既然处理器太少了，那么，就多加几个处理器，100个任务就最多有n个同时在运行，使用者会感觉到程序变快。

现代计算机，n个线程可以依附在n个独立的CPU核心上同时（并行）计算。但是CPU核心非常贵，所以常见的计算机也就4-32核。

Golang没有设置线程数量的API，调度器在并发编程上是怎么设计的？

Go调度器引入了新的并发单位——协程（goroutine）

Go底层的执行还是依赖于内核级的线程，但是Go程序中并发单元的调度，都由调度器来调度，显然，底层需要开多少个线程，也是Go调度器基于某些策略动态决定的。具体是什么样的策略，后续会聊到。

所以，Go程序本质上的性能的好坏，与Go调度器的策略算法有非常大的关系。既要避免线程开太多，频繁上下文切换消耗时间。也要避免线程数量不够，导致无法充分利用多核优势。

协程与线程有怎么样的关系？

M: Machine，可以简单理解为内核级线程，M与线程数量1:1

G: Goroutine，协程

P: Processor，处理器，每个P协调n个G在某一个M上执行。可以通过GOMAXPROCS设置P的个数。GOMAXPROCS表示最多有多少个G可以并行。

协程的阻塞有哪些情况？

Gwaitting. 内部channel或者mutex阻塞
Gsyscall. 调用了syscall(没有事件准备的Nonblocking IO除外)

G处于Gruning状态，调度器会怎么处理其它待执行的G？

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时间片到了，自然会出让线程资源

G如果因为Gwaitting而阻塞了，调度器会怎么处理其它待执行的G？

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G阻塞后，立刻把执行权给队首的G

G如果因为Gsyscall而阻塞了，调度器会怎么处理其它待执行的G？

调度器断开阻塞的M和当前P之间的关联，找到新创建的M，将P与之建立联系，从P中可运行G列表取出新的G，放在新的M中执行。

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分成两种情况

• 没有空闲的M。
  如果这个时候可运行的G的队列特别长，所有的M都因为Gsyscall阻塞了，调度器为了防止系统整个无法工作，将创建与G同等数量的线程。

• 有空闲的M
  由于在第一种情况下，会产生很多线程，当G的任务执行完后，这些线程（Thread-M）就空闲下来了。

结合以上描述，
一个线程什么时候获得CPU时间，能够运行多久，是由OS线程调度器根据某种调度策略所定。这个是线程调度器。

类似得，
一个协程什么时候获得线程的时间，能够占用线程运行多久，就是Go调度器根据某种调度策略所定。这个是Go调度器。

说在后面

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