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【golang详解】go语言GMP(GPM)原理和调度

Goroutine调度是一个很复杂的机制，下面尝试用简单的语言描述一下Goroutine调度机制，想要对其有更深入的了解可以去研读一下源码。

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首先介绍一下GMP什么意思：

G ----------- goroutine: 即Go协程，每个go关键字都会创建一个协程。

M ---------- thread内核级线程，所有的G都要放在M上才能运行。

P ----------- processor处理器，调度G到M上，其维护了一个队列，存储了所有需要它来调度的G。

Goroutine 调度器P和 OS 调度器是通过 M 结合起来的，每个 M 都代表了 1 个内核线程，OS 调度器负责把内核线程分配到 CPU 的核上执行

模型图：

避免频繁的创建、销毁线程，而是对线程的复用。

1）work stealing机制

当本线程无可运行的G时，尝试从其他线程绑定的P偷取G，而不是销毁线程。

2）hand off机制

当本线程M0因为G0进行系统调用阻塞时，线程释放绑定的P，把P转移给其他空闲的线程执行。进而某个空闲的M1获取P，继续执行P队列中剩下的G。而M0由于陷入系统调用而进被阻塞，M1接替M0的工作，只要P不空闲，就可以保证充分利用CPU。M1的来源有可能是M的缓存池，也可能是新建的。当G0系统调用结束后，根据M0是否能获取到P，将会将G0做不同的处理：

如果有空闲的P，则获取一个P，继续执行G0。

如果没有空闲的P，则将G0放入全局队列，等待被其他的P调度。然后M0将进入缓存池睡眠。

如下图

GOMAXPROCS设置P的数量，最多有GOMAXPROCS个线程分布在多个CPU上同时运行

在Go中一个goroutine最多占用CPU 10ms，防止其他goroutine被饿死。

具体可以去看另一篇文章

【Golang详解】go语言调度机制 抢占式调度

当创建一个新的G之后优先加入本地队列，如果本地队列满了，会将本地队列的G移动到全局队列里面，当M执行work stealing从其他P偷不到G时，它可以从全局G队列获取G。

协程经历过程

我们创建一个协程 go func()经历过程如下图：

说明：

这里有两个存储G的队列，一个是局部调度器P的本地队列、一个是全局G队列。新创建的G会先保存在P的本地队列中，如果P的本地队列已经满了就会保存在全局的队列中；处理器本地队列是一个使用数组构成的环形链表，它最多可以存储 256 个待执行任务。

G只能运行在M中，一个M必须持有一个P，M与P是1：1的关系。M会从P的本地队列弹出一个可执行状态的G来执行，如果P的本地队列为空，就会想其他的MP组合偷取一个可执行的G来执行；

一个M调度G执行的过程是一个循环机制；会一直从本地队列或全局队列中获取G

上面说到P的个数默认等于CPU核数，每个M必须持有一个P才可以执行G，一般情况下M的个数会略大于P的个数，这多出来的M将会在G产生系统调用时发挥作用。类似线程池，Go也提供一个M的池子，需要时从池子中获取，用完放回池子，不够用时就再创建一个。

work-stealing调度算法：当M执行完了当前P的本地队列队列里的所有G后，P也不会就这么在那躺尸啥都不干，它会先尝试从全局队列队列寻找G来执行，如果全局队列为空，它会随机挑选另外一个P，从它的队列里中拿走一半的G到自己的队列中执行。

如果一切正常，调度器会以上述的那种方式顺畅地运行，但这个世界没这么美好，总有意外发生，以下分析goroutine在两种例外情况下的行为。

Go runtime会在下面的goroutine被阻塞的情况下运行另外一个goroutine：

用户态阻塞/唤醒

当goroutine因为channel操作或者network I/O而阻塞时（实际上golang已经用netpoller实现了goroutine网络I/O阻塞不会导致M被阻塞，仅阻塞G，这里仅仅是举个栗子），对应的G会被放置到某个wait队列(如channel的waitq)，该G的状态由_Gruning变为_Gwaitting，而M会跳过该G尝试获取并执行下一个G，如果此时没有可运行的G供M运行，那么M将解绑P，并进入sleep状态；当阻塞的G被另一端的G2唤醒时（比如channel的可读/写通知），G被标记为，尝试加入G2所在P的runnext（runnext是线程下一个需要执行的 Goroutine。）， 然后再是P的本地队列和全局队列。

系统调用阻塞

当M执行某一个G时候如果发生了阻塞操作，M会阻塞，如果当前有一些G在执行，调度器会把这个线程M从P中摘除，然后再创建一个新的操作系统的线程(如果有空闲的线程可用就复用空闲线程)来服务于这个P。当M系统调用结束时候，这个G会尝试获取一个空闲的P执行，并放入到这个P的本地队列。如果获取不到P，那么这个线程M变成休眠状态， 加入到空闲线程中，然后这个G会被放入全局队列中。

队列轮转

可见每个P维护着一个包含G的队列，不考虑G进入系统调用或IO操作的情况下，P周期性的将G调度到M中执行，执行一小段时间，将上下文保存下来，然后将G放到队列尾部，然后从队列中重新取出一个G进行调度。

除了每个P维护的G队列以外，还有一个全局的队列，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G的来源，主要有从系统调用中恢复的G。之所以P会周期性地查看全局队列，也是为了防止全局队列中的G被饿死。

除了每个P维护的G队列以外，还有一个全局的队列，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G的来源，主要有从系统调用中恢复的G。之所以P会周期性地查看全局队列，也是为了防止全局队列中的G被饿死。

M0

M0是启动程序后的编号为0的主线程，这个M对应的实例会在全局变量rutime.m0中，不需要在heap上分配，M0负责执行初始化操作和启动第一个G，在之后M0就和其他的M一样了

G0

G0是每次启动一个M都会第一个创建的goroutine，G0仅用于负责调度G，G0不指向任何可执行的函数，每个M都会有一个自己的G0，在调度或系统调用时会使用G0的栈空间，全局变量的G0是M0的G0

一个G由于调度被中断，此后如何恢复？

中断的时候将寄存器里的栈信息，保存到自己的G对象里面。当再次轮到自己执行时，将自己保存的栈信息复制到寄存器里面，这样就接着上次之后运行了。

我这里只是根据自己的理解进行了简单的介绍，想要详细了解有关GMP的底层原理可以去看Go调度器 G-P-M 模型的设计者的文档或直接看源码

参考： ()

()

GO语言（二十五）：管理依赖项（上）-

当您的代码使用外部包时，这些包（作为模块分发）成为依赖项。随着时间的推移，您可能需要升级或更换它们。Go 提供了依赖管理工具，可帮助您在合并外部依赖项时确保 Go 应用程序的安全。

本主题介绍如何执行任务以管理您在代码中承担的依赖项。您可以使用 Go 工具执行其中的大部分操作。本主题还介绍了如何执行其他一些您可能会觉得有用的依赖相关任务。

您可以通过 Go 工具获取和使用有用的包。在 pkg.go.dev 上，您可以搜索您可能觉得有用的包，然后使用go命令将这些包导入您自己的代码中以调用它们的功能。

下面列出了最常见的依赖项管理步骤。

在 Go 中，您将依赖项作为包含您导入的包的模块来管理。此过程由以下机构支持：

您可以搜索pkg.go.dev以查找具有您可能觉得有用的功能的软件包。

找到要在代码中使用的包后，在页面顶部找到包路径，然后单击复制路径按钮将路径复制到剪贴板。在您自己的代码中，将路径粘贴到导入语句中，如下例所示：

在您的代码导入包后，启用依赖项跟踪并获取包的代码进行编译。

要跟踪和管理您添加的依赖项，您首先要将代码放入其自己的模块中。这会在源代码树的根目录创建一个 go.mod 文件。您添加的依赖项将列在该文件中。

要将您的代码添加到它自己的模块中，请使用 go mod init命令。例如，从命令行切换到代码的根目录，然后按照以下示例运行命令：

该go mod init命令的参数是您的模块的模块路径。如果可能，模块路径应该是源代码的存储库位置。

如果一开始您不知道模块的最终存储库位置，请使用安全的替代品。这可能是您拥有的域的名称或您控制的另一个名称（例如您的公司名称），以及来自模块名称或源目录的路径。

当您使用 Go 工具管理依赖项时，这些工具会更新 go.mod 文件，以便它维护您的依赖项的当前列表。

添加依赖项时，Go 工具还会创建一个 go.sum 文件，其中包含您所依赖的模块的校验和。Go 使用它来验证下载的模块文件的完整性，特别是对于在您的项目上工作的其他开发人员。

在代码中包含存储库中的 go.mod 和 go.sum 文件。

当您运行go mod init创建用于跟踪依赖项的模块时，您指定一个模块路径作为模块的名称。模块路径成为模块中包的导入路径前缀。一定要指定一个不会与其他模块的模块路径冲突的模块路径。

至少，一个模块路径只需要表明它的来源，例如公司或作者或所有者名称。但是路径也可能更能描述模块是什么或做什么。

模块路径通常采用以下形式：

1、Go 工具可以在其中找到模块源代码的存储库的位置。

例如，它可能是github点抗 / /.

如果您认为您可能会发布模块供其他人使用，请使用此最佳实践。

2、一个你控制的名字。

如果您不使用存储库名称，请务必选择一个您确信不会被其他人使用的前缀。一个不错的选择是您公司的名称。避免使用常用术语，例如widgets、utilities或 app。

Go 保证以下字符串不会在包名称中使用。

1、test– 您可以将test用作模块路径前缀以便代码用于在另一个模块中本地测试功能进行测试。

使用test作为模块路径前缀是测试的一部分。例如，您的测试本身可能会运行go mod init test，然后以某种特定方式设置该模块，以便使用 Go 源代码分析工具进行测试。

2、example– 在某些 Go 文档中用作模块路径前缀，例如在创建模块以跟踪依赖关系的教程中。

请注意，Go 文档还用于example点抗 说明示例何时可能是已发布的模块。

Go语言文件操作

本文主要介绍了Go语言中文件读写的相关操作。

文件是什么？

计算机中的文件是存储在外部介质（通常是磁盘）上的数据集合，文件分为文本文件和二进制文件。

os.Open() 函数能够打开一个文件，返回一个 *File 和一个 err 。对得到的文件实例调用 close() 方法能够关闭文件。

为了防止文件忘记关闭，我们通常使用defer注册文件关闭语句。

Read方法定义如下：

它接收一个字节切片，返回读取的字节数和可能的具体错误，读到文件末尾时会返回 0 和 io.EOF 。 举个例子：

使用for循环读取文件中的所有数据。

bufio是在file的基础上封装了一层API，支持更多的功能。

io/ioutil 包的 ReadFile 方法能够读取完整的文件，只需要将文件名作为参数传入。

os.OpenFile() 函数能够以指定模式打开文件，从而实现文件写入相关功能。

其中：

name ：要打开的文件名 flag ：打开文件的模式。 模式有以下几种：

perm ：文件权限，一个八进制数。r（读）04，w（写）02，x（执行）01。