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golang gmp工作原理

golang gmp工作原理

作者: StonyBlue | 来源:发表于2024-09-26 11:22 被阅读0次

    初始化

    image.png

    g生命周期

    image.png

    newproc函数

    这段代码的逻辑如下:

    1. 函数newproc接收一个指向funcval类型的指针fn作为参数。
    2. 获取当前的goroutine(gp)和调用者的程序计数器(pc)。
    3. 在系统栈上运行一个函数,该函数会执行以下操作:
      ○ 调用newproc1函数,以fn、gp和pc作为参数,创建一个新的goroutine(newg)。
      ○ 获取当前的P(处理器)的指针(pp)。
      ○ 将新创建的goroutine(newg)放入P的运行队列(runq)中。
      ○ 如果main函数已经开始运行(mainStarted为真),则唤醒P。
      总结:这段代码的目的是创建一个新的goroutine,并将其放入P的运行队列中,然后根据需要唤醒P。

    _StackMin = 2048

    newproc1函数

    这段代码是Go语言中用于创建新的goroutine的代码。下面是代码的逻辑解释:

    1. 首先,检查传入的函数指针是否为nil,如果是nil,则调用fatal函数报错。
    2. 调用acquirem函数获取当前goroutine所在的m对象,并禁用抢占,因为之后会使用m和p局部变量。
    3. 获取当前p对象。
    4. 调用gfget函数从p中获取一个空闲的g对象,如果没有空闲的g对象,则调用malg函数创建一个新的g对象(_StackMin)。
    5. 检查新的g对象是否已经分配了栈空间,如果没有,则抛出错误。
    6. 检查新的g对象的状态是否为_Gdead,如果不是,则抛出错误。
    7. 计算需要分配给新的g对象的栈空间的大小,并对齐到系统的栈对齐大小。
    8. 根据是否使用LR寄存器,设置调用者的LR寄存器的值,并准备调用goexit函数的栈帧。
    9. 使用memclrNoHeapPointers函数清零新的g对象的sched字段,并设置sched.sp和newg.stktopsp的值为栈顶地址。
    10. 设置sched.pc为goexit函数的地址(加上PCQuantum以确保前一条指令在同一个函数中)。
    11. 调用gostartcallfn函数启动新的goroutine,并传入sched和函数指针。
    12. 设置新的g对象的gopc字段为调用者的PC值。
    13. 保存调用者的callergp对象,并设置为新的g对象的ancestors字段。
    14. 设置新的g对象的startpc字段为函数的地址。
    15. 如果新的g对象是系统goroutine,则增加系统goroutine计数。
    16. 如果当前m对象的curg字段不为nil,则将其标签赋值给新的g对象的labels字段。
    17. 如果goroutine profile处于活动状态,将新的g对象的goroutineProfiled字段设置为goroutineProfileSatisfied。
    18. 生成一个随机数,并检查是否满足跟踪条件(每隔一定周期进行跟踪),如果满足,则将新的g对象的tracking字段设置为true。
    19. 将新的g对象的状态由_Gdead变为_Grunnable。
    20. 将新的g对象的栈添加到GC控制器的可扫描堆栈列表中。
    21. 检查p对象的goidcache是否已满,如果满了,则重新分配一批goid。
    22. 为新的g对象分配一个唯一的goid,并将p的goidcache递增。
    23. 如果启用了race检测,调用racegostart函数为新的g对象启动race检测,并初始化raceignore字段。
    24. 如果新的g对象的labels字段不为nil,则调用racereleasemergeg函数与信号处理程序中的读取同步。
    25. 如果启用了trace,调用traceGoCreate函数记录goroutine的创建。
    26. 调用releasem函数释放m对象。
    27. 返回新的g对象。

    m生命周期

    image.png

    schedule函数

    这段代码是Go语言运行时调度器的核心逻辑。它用于在多个M(线程)之间分配可运行的G(协程)。
    代码的主要逻辑如下:

    1. 获取当前G所属的M(线程)。
    2. 如果M持有锁定,则抛出异常。
    3. 如果M锁定了G,则停止当前M,并执行被锁定的G,这个过程不会返回。
    4. 如果M正在执行cgo调用,则抛出异常。
    5. 进入循环,直到找到可运行的G。
    6. 如果M处于旋转状态(spinning)但本地运行队列不为空,则抛出异常。
    7. 调用findRunnable()函数查找可运行的G,该函数会阻塞直到有可运行的G。
    8. 如果M处于旋转状态,则重置该状态并可能启动新的旋转M。
    9. 如果调度器被禁用且当前G不允许被调度,则将其放入待运行列表,并继续查找下一个可运行的G。
    10. 如果需要唤醒一个P(处理器),则唤醒它。
    11. 如果当前G锁定了M,则将当前的P交给锁定的M,并阻塞等待一个新的P。
    12. 执行可运行的G,继续下一轮调度。
      总体上,这段代码的逻辑是通过循环不断地在多个M之间分配可运行的G,并根据不同的情况进行相应的处理。

    sysmon

    image.png

    sysmon函数

    这段代码是Go调度器的sysmon函数,它是一个系统监控的循环。以下是代码逻辑的解释:

    1. 初始化变量和计数器:初始化lasttrace、idle和delay等变量。
    2. 进入循环:进入一个无限循环,直到程序退出。
    3. 计算延迟时间:根据idle的值计算延迟时间delay。如果idle为0,则延迟时间为20微秒。如果idle大于50,则延迟时间加倍。如果延迟时间超过10毫秒,则将其设置为10毫秒。
    4. 睡眠:根据延迟时间,调用usleep函数进入睡眠状态。
    5. 检查是否需要唤醒:根据一些条件判断是否需要唤醒sysmon。如果满足条件,使用notetsleep函数进行睡眠,并在唤醒时重置idle和delay的值。
    6. 锁定sysmonlock:获取sysmonlock的互斥锁。
    7. 触发libc拦截器:如果需要,触发libc的拦截器。
    8. 网络轮询:如果距离上次轮询网络超过10毫秒,调用netpoll函数进行网络轮询。如果返回的列表不为空,调用injectglist函数将这些goroutine添加到可运行队列中。
    9. 处理netbsd的定时器:如果是netbsd操作系统,并且存在定时器处理的bug,调用startm函数启动一个新的M来处理定时器。
    10. 唤醒scavenger:如果有人请求唤醒scavenger,调用scavenger的wake函数。
    11. 重新获取P和抢占:调用retake函数重新获取被阻塞在系统调用中的P,并抢占运行时间较长的G。如果成功获取到P,则将idle重置为0,否则idle递增。
    12. 强制GC:如果满足触发GC的条件,并且没有正在进行的GC,调用forcegc函数进行强制GC。
    13. 调试输出:如果调试级别大于0,并且距离上次输出的时间大于等于指定的间隔时间,调用schedtrace函数进行调度跟踪。
    14. 解锁sysmonlock:释放sysmonlock的互斥锁。
      以上是sysmon函数的逻辑解释,它主要负责监控系统状态,并根据条件进行相应的处理,例如唤醒、轮询网络、重新获取P等。

    retake函数

    该段代码是一个用于调度处理器(P)的函数。它首先获取一个锁(allpLock)来确保在处理过程中不会发生allp片段的更改。然后,它遍历所有的P(处理器),对于每个P,它执行以下操作:

    1. 检查P是否为nil,如果是,则跳过该P。
    2. 检查P的状态(status)。如果状态为_Prunning或_Psyscall,表示P正在运行或正在执行系统调用。
    3. 如果P的调度计数(schedtick)发生变化,说明P在运行时间过长,需要抢占它。并记录当前时间和抢占时间。
    4. 如果P的抢占时间加上forcePreemptNS(超过一定时间)小于当前时间,表示需要抢占G(goroutine)。调用preemptone函数抢占G。如果状态为_Psyscall,则还需要设置sysretake为true。
    5. 如果状态为_Psyscall,表示P正在执行系统调用。检查系统调用计数(syscalltick),如果发生变化,记录当前时间和系统调用时间,并跳过该P。
    6. 检查是否存在其他任务需要处理,以及当前是否有空闲的M(线程),并且系统调用时间加上一定时间(至少20微秒)大于当前时间。如果是,则跳过该P。
    7. 释放allpLock锁,以便获取sched.lock锁。
    8. 在执行CAS(Compare-and-Swap)操作之前,需要减少空闲的M的数量(假装有一个额外的M正在运行),以防止从我们重新获取的M退出系统调用,增加nmidle并报告死锁。
    9. 如果CAS操作成功,将P的状态更改为_Pidle,增加n的计数,并将syscalltick递增,并将P移交给其他M处理。
    10. 增加空闲的M的数量。
    11. 重新获取allpLock锁。
      最后,该函数返回n的值,表示成功抢占的P的数量。

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