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golang的线程模型——GMP模型

golang的线程模型——GMP模型

作者: 沙蒿同学 | 来源:发表于2021-08-05 10:47 被阅读0次

    常见的线程模型

    • 单线程服务器编程模型:Redis、Node.、JavaScript
    • 多线程服务器编程模型:并发多个线程,每条线程并行执行不同的任务
    • 主从多线程模式:两个线程池

    专有名称说明

    内核线程(Kernel-Level Thread ,KLT)
    轻量级进程(Light Weight Process,LWP):轻量级进程就是我们通常意义上所讲的线程,由于每个轻量级进程都由一个内核线程支持,因此只有先支持内核线程,才能有轻量级进程

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    三种线程模型

    • 一对一模型
    • 多对一模型
    • 多对多模型

    一对一模型

    用户线程与系统线程一一对应,用户线程执行如lo操作的系统调用时,来回切换操作开销相对比较大

    一对一模型

    多对一模型

    多个用户线程对应一个内核线程,当内核线程对应的一个用户线程被阻塞挂起时候,其他用户线程也阻塞不能执行了。

    多对一模型

    多对多模型

    多对多模型是可以充分利用多核CPU提升运行效能的

    多对多模型

    Go线程模型属于多对多线程模型

    go线程模型包含三个概念:内核线程(M),goroutine(G),G的上下文环境(P);

    GMP模型

    GMP模型是goalng特有的。

    • G是goroutine,基于协程建立的用户态线程
    • M是machine,它直接关联一个os内核线程,用于执行G。
    • P是processor,P里面一般会存当前goroutine运行的上下文环境(函数指针,堆栈地址及地址边界),P会对自己管理的goroutine队列做一些调度
    GMP模型

    P与M一般是一一对应的。P(上下文)管理着一组G(goroutine)挂载在M(内核线程)上运行,图中左边蓝色为正在执行状态的goroutine,右边为待执行状态的goroutiine队列。P的数量由环境变量GOMAXPROCS的值或程序运行runtime.GOMAXPROCS()进行设置。

    GMP调度

    当一个os线程在执行M1一个G1发生阻塞时,调度器让M1抛弃P,等待G1返回,然后另起一个M2接收P来执行剩下的goroutine队列(G2、G3...),这是golang调度器厉害的地方,可以保证有足够的线程来运行剩下所有的goroutine。

    GMP调度1.jpg

    当G1结束后,M1会重新拿回P来完成,如果拿不到就丢到全局runqueue中,然后自己放到线程池或转入休眠状态。空闲的上下文P会周期性的检查全局runqueue上的goroutine,并且执行它。

    另一种情况就是当有些P1太闲而其他P2很忙碌的时候,会从其他上下文P2拿一些G来执行。


    GMP调度2.jpg

    详细可以翻看下方第一个参考链接,写得真好。

    特点

    • 用户空间 避免了内核态和用户态的切换导致的成本
    • 可以由语言和框架层进行调度
    • 更小的栈空间允许创建大量的实例

    总结

    最后用大佬的总结来做最后的收尾————
    Go语言运行时,通过核心元素G,M,P 和 自己的调度器,实现了自己的并发线程模型。调度器通过对G,M,P的调度实现了两级线程模型中操作系统内核之外的调度任务。整个调度过程中会在多种时机去触发最核心的步骤 “一整轮调度”,而一整轮调度中最关键的部分在“全力查找可运行G”,它保证了M的高效运行(换句话说就是充分使用了计算机的物理资源),一整轮调度中还会涉及到M的启用停止。最后别忘了,还有一个与Go程序生命周期相同的系统监测任务来进行一些辅助性的工作。

    参考

    浅析Golang的线程模型与调度器

    Golang CSP并发模型

    Golang线程模型

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