云原生科学-Go探索发现: 协程

优势

频繁创建线程会造成不必要的开销，所以才有了线程池。在线程池中预先保存一定数量的线程，新任务发布到任务队列，线程池中的线程不断地从任务队列中取出任务并执行，可以有效的减少创建和销毁带来的开销。

过多的线程会导致争抢cpu资源，且上下文的切换的开销变大。而工作在用户态的协程能大大减少上下文切换的开销。协程调度器把可运行的协程逐个调度到线程中执行，同时即时把阻塞的协程调度出协程，从而有效地避免了线程的频繁切换，达到了少量线程实现高并发的效果。

多个协程分享操作系统分给线程的时间片，从而达到充分利用CPU的目的，协程调度器则决定了协程运行的顺序。每个线程同一时刻只能运行一个协程。

调度模型

go调度模型包含三个实体：

• M(machine) 工作线程,它由操作系统调度。
• P(processor) 处理器不是指cpu,包含运行go代码必要资源也负责调度groutine。
• G(groutine) Go协程 M必须持有P才可以执行代码，P默认情况下等同于cpu核数,负责调度groutine队列。 M1->P1->G... M2->P2->G...

队列轮转

每个处理器维护者一个协程G的队列，处理器依次将协程G调度到M中执行。 每个P会周期性地查看全局队列中是否有G待运行并将其调度到M中执行，全局队列中的G主要来自系统调用中恢复的G.

系统调用

如果协程发起系统调用，则整个工作线程M被阻塞，协程队列中的其他协程都会阻塞。

一般情况下M的个数会略大于P个数，多出来的M将会在G产生系统调用时发挥作用。与线程池类似，Go也提供M池子。当协程G1发起系统掉用时，M1会释放P,由M1->P->G1 G2 ...转变成 M1->G1, M2会接管P的其他协程M2->P->G2 G3 G4...。 冗余的M可能来源于缓存池，也可能是新建的。

当G1结束系统调用后，根据M1是否获取到P,进行不同的处理。

• 有空闲P,则获取继续执行。
• 没有空闲P,放入全局队列等待其他P调度。然后将M1放入缓存池睡眠。

工作量窃取

多个处理P维护队列可能不均衡，导致部分处理器非常繁忙，而其余相对空闲。产生原因是有些协程自身不断地派生协程。

为此Go调度器提供了工作量窃取策略，当某个处理器P没有需要调度的协程时，将从其他处理中偷取协程，每次偷取一半。

抢占式调度

抢占式调度，是指避免某个协程长时间执行，而阻碍其他协程被调度的机制。 调度器监控每个协程执行时间，一旦执行时间过长且有其他协程等待，会把协程暂停，转而调度等待的协程，以达到类似时间片轮转的效果。比如for循环会一直占用执行权。

GOMAXPROCS对性能影响。

在IO密集型应用，GOMAXPROCS大小设置大一些，获取性能会更好。 IO密集型会经常发生系统调用，会有一个新的M启用或创建，但由于Go调度器检测M到被阻塞有一定延迟。如果P数量多，则P管理协程队列会变小。