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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： ()

()

golang配制高性能sql.DB

有很多教程是关于Go的sql.DB类型和如何使用它来执行SQL数据库查询的。但大多数内容都没有讲述 SetMaxOpenConns() , SetMaxIdleConns() 和 SetConnMaxLifetime()方法， 您可以使用它们来配置sql.DB的行为并改变其性能。

转自：

整理：go语言中文文档：

在本文我将详细解释这些设置的作用，并说明它们所能产生的(积极和消极)影响。

一个sql.DB对象就是一个数据库连接池，它包含“正在用”和“空闲的”连接。一个正在用的连接指的是，你正用它来执行数据库任务，例如执行SQL语句或行查询。当任务完成连接就是空闲的。

当您创建sql.DB执行数据库任务时，它将首先检查连接池中是否有可用的空闲连接。如果有可用的连接，那么Go将重用现有连接，并在执行任务期间将其标记为正在使用。如果池中没有空闲连接，而您需要一个空闲连接，那么Go将创建一个新的连接。

默认情况下，在同一时间打开连接的数量是没有限制(包含使用中+空闲)。但你可以通过SetMaxOpenConns()方法实现自定义限制，如下所示:

在这个示例代码中，连接池现在有5个并发打开的连接数。如果所有5个连接都已经被标记为正在使用，并且需要另一个新的连接，那么应用程序将被迫等待，直到5个连接中的一个被释放并变为空闲。

为了说明更改MaxOpenConns的影响，我运行了一个基准测试，将最大打开连接数设置为1、2、5、10和无限。基准测试在PostgreSQL数据库上执行并行的INSERT语句，您可以在这里找到代码。测试结果:

对于这个基准测试，我们可以看到，允许打开的连接越多，在数据库上执行INSERT操作所花费的时间就越少(打开的连接数为1时，执行速度3129633ns/op，而无限连接：531030ns/op——大约快了6倍)。这是因为允许打开的连接越多，可以并发执行的数据库查询就越多。

默认情况下，sql.DB允许连接池中最多保留2个空闲连接。你可以通过SetMaxIdleConns()方法改变它，如下所示:

从理论上讲，允许池中有更多的空闲连接将提高性能，因为这样就不太可能从头开始建立新连接——因此有助于提升数据库性能。

让我们来看看相同的基准测试，最大空闲连接设置为none, 1,2,5和10:

当MaxIdleConns设置为none时，必须为每个INSERT从头创建一个新的连接，我们可以从基准测试中看到，平均运行时和内存使用量相对较高。

只允许保留和重用一个空闲连接对基准测试影响特别明显——它将平均运行时间减少了大约8倍，内存使用量减少了大约20倍。继续增加空闲连接池的大小会使性能变得更好，尽管改进并不明显。

那么，您应该维护一个大的空闲连接池吗?答案取决于应用程序。重要的是要意识到保持空闲连接是有代价的—它占用了可以用于应用程序和数据库的内存。

还有一种可能是，如果一个连接空闲时间太长，那么它可能会变得不可用。例如，MySQL的wait_timeout设置将自动关闭任何8小时(默认)内未使用的连接。

当发生这种情况时，sql.DB会优雅地处理它。坏连接将自动重试两次，然后放弃，此时Go将该连接从连接池中删除，并创建一个新的连接。因此，将MaxIdleConns设置得太大可能会导致连接变得不可用，与空闲连接池更小(使用更频繁的连接更少)相比，会占有更多的资源。所以，如果你很可能很快就会再次使用，你只需保持一个空闲的连接。

最后要指出的是，MaxIdleConns应该总是小于或等于MaxOpenConns。Go强制执行此操作，并在必要时自动减少MaxIdleConns。

现在让我们看看SetConnMaxLifetime()方法，它设置连接可重用的最大时间长度。如果您的SQL数据库也实现了最大连接生命周期，或者—例如—您希望方便地在负载均衡器后交换数据库，那么这将非常有用。

你可以这样使用它:

在这个例子中，所有的连接都将在创建后1小时“过期”，并且在过期后无法重用。但注意:

从理论上讲，ConnMaxLifetime越短，连接过期的频率就越高——因此，需要从头创建连接的频率就越高。为了说明这一点，我运行了将ConnMaxLifetime设置为100ms、200ms、500ms、1000ms和无限(永远重用)的基准测试，默认设置为无限打开连接和2个空闲连接。这些时间段显然比您在大多数应用程序中使用的时间要短得多，但它们有助于很好地说明行为。

在这些特定的基准测试中，我们可以看到，与无限生存期相比，在100ms生存期时内存使用量增加了3倍以上，而且每个INSERT的平均运行时也稍微长一些。

如果您在代码中设置了ConnMaxLifetime，那么一定要记住连接将过期(随后重新创建)的频率。例如，如果您总共有100个连接，而ConnMaxLifetime为1分钟，那么您的应用程序可能每秒钟杀死和重新创建1.67个连接(平均值)。您不希望这个频率太大，最终会阻碍性能，而不是提高性能。

最后，如果不说明超过数据库连接数量的硬限制将会发生什么，那么本文就不完整了。 为了说明这一点，我将修改postgresql.conf文件，这样总共只允许5个连接(默认是100个)…

然后在无限连接的情况下重新运行基准测试……

一旦达到5个连接的硬限制，数据库驱动程序(pq)立即返回一个太多客户端连接的错误消息，而无法完成INSERT。为了防止这个错误，我们需要将sql.DB中打开连接的最大总数(正在使用的+空闲的)设置为低于5。像这样:

现在，sql.DB在任何时候最多只能创建3个连接，基准测试运行时应该不会出现任何错误。但是这样做需要注意：当达到开放连接数限制，并且所有连接都在使用时，应用程序需要执行的任何新的数据库任务都将被迫等待，直到连接标记为空闲。例如，在web应用程序的上下文中，用户的HTTP请求看起来会“挂起”，甚至在等待数据库任务运行时可能会超时。

为了减轻这种情况，你应该始终在一个上下文中传递。在调用数据库时，启用上下文的方法(如ExecContext())，使用固定的、快速的超时上下文对象。

总结

1、根据经验，应该显式设置MaxOpenConns值。这应该小于数据库和基础设施对连接数量的硬性限制。

2、一般来说，更高的MaxOpenConns和MaxIdleConns值将带来更好的性能。但你应该注意到效果是递减的，连接池空闲连接太多(连接没有被重用，最终会变坏)实际上会导致性能下降。

3、为了降低上面第2点带来的风险，您可能需要设置一个相对较短的ConnMaxLifetime。但你也不希望它太短，导致连接被杀死或不必要地频繁重建。

4、MaxIdleConns应该总是小于或等于MaxOpenConns。

对于中小型web应用程序，我通常使用以下设置作为起点，然后根据实际吞吐量水平的负载测试结果进行优化。

Golang入门到项目实战 | golang简介及安装

Go（又称 Golang）是 Google 的 Robert Griesemer，Rob Pike 及 Ken Thompson 开发的一种静态强类型、编译型语言。Go 语言语法与 C 相近，但功能上有：内存安全，GC（垃圾回收），结构形态及 CSP-style 并发计算。

go语言特点

go语言的应用领域

哪些公司（项目）在使用go语言

下载开发包

windows下安装

1.打开下载的msi可执行文件，根据提示进行安装。默认会安装在c:/Program Files/go目录下面。会自动添加go可执行文件环境变量。

2.验证安装情况

a.打开命令行

b. 输入$ go version

linux下安装

1.在/usr/local/下面创建一个目录go

2.下载压缩文件到该目录(/usr/local/go)，并解压缩

3.添加/usr/local/go/bin到PATH环境变量，打开$HOME/.profile 或者/etc/profile输入如下内容：

4.执行如下命令使得配置文件及时生效

验证

1.如果你的mac有Homebrew包管理工具，可以使用它来安装

2.如果没有下载mac安装包，根据提示安装

3.默认安装在/usr/local/go下面

4.设置环境变量，同Linux

如何配置go语言开发环境

1.1 Go 安装

Go的三种安装方式

Go有多种安装方式，你可以选择自己喜欢的。这里我们介绍三种最常见的安装方式：

Go源码安装：这是一种标准的软件安装方式。对于经常使用Unix类系统的用户，尤其对于开发者来说，从源码安装可以自己定制。

Go标准包安装：Go提供了方便的安装包，支持Windows、Linux、Mac等系统。这种方式适合快速安装，可根据自己的系统位数下载好相应的安装包，一路next就可以轻松安装了。**推荐这种方式**

第三方工具安装：目前有很多方便的第三方软件包工具，例如Ubuntu的apt-get、Mac的homebrew等。这种安装方式适合那些熟悉相应系统的用户。

最后，如果你想在同一个系统中安装多个版本的Go，你可以参考第三方工具GVM，这是目前在这方面做得最好的工具，除非你知道怎么处理。

Go源码安装

在Go的源代码中，有些部分是用Plan 9 C和ATT汇编写的，因此假如你要想从源码安装，就必须安装C的编译工具。

在Mac系统中，只要你安装了Xcode，就已经包含了相应的编译工具。

在类Unix系统中，需要安装gcc等工具。例如Ubuntu系统可通过在终端中执行sudo apt-get install gcc

libc6-dev来安装编译工具。

在Windows系统中，你需要安装MinGW，然后通过MinGW安装gcc，并设置相应的环境变量。

你可以直接去官网下载源码，找相应的goVERSION.src.tar.gz的文件下载，下载之后解压缩到$HOME目录，执行如下代码：

cd go/src

./all.bash

运行all.bash后出现"ALL TESTS PASSED"字样时才算安装成功。

上面是Unix风格的命令，Windows下的安装方式类似，只不过是运行all.bat，调用的编译器是MinGW的gcc。

如果是Mac或者Unix用户需要设置几个环境变量，如果想重启之后也能生效的话把下面的命令写到.bashrc或者.zshrc里面，

export GOPATH=$HOME/gopath

export PATH=$PATH:$HOME/go/bin:$GOPATH/bin

如果你是写入文件的，记得执行bash .bashrc或者bash

.zshrc使得设置立马生效。

如果是window系统，就需要设置环境变量，在path里面增加相应的go所在的目录，设置gopath变量。

当你设置完毕之后在命令行里面输入go，看到如下图片即说明你已经安装成功

图1.1 源码安装之后执行Go命令的图

如果出现Go的Usage信息，那么说明Go已经安装成功了；如果出现该命令不存在，那么可以检查一下自己的PATH环境变中是否包含了Go的安装目录。

关于上面的GOPATH将在下面小节详细讲解

Go标准包安装

Go提供了每个平台打好包的一键安装，这些包默认会安装到如下目录：/usr/local/go

(Windows系统：c:\Go)，当然你可以改变他们的安装位置，但是改变之后你必须在你的环境变量中设置如下信息：

export GOROOT=$HOME/go

export GOPATH=$HOME/gopath

export PATH=$PATH:$GOROOT/bin:$GOPATH/bin

上面这些命令对于Mac和Unix用户来说最好是写入.bashrc或者.zshrc文件，对于windows用户来说当然是写入环境变量。

如何判断自己的操作系统是32位还是64位？

我们接下来的Go安装需要判断操作系统的位数，所以这小节我们先确定自己的系统类型。

Windows系统用户请按Win+R运行cmd，输入systeminfo后回车，稍等片刻，会出现一些系统信息。在“系统类型”一行中，若显示“x64-based

PC”，即为64位系统；若显示“X86-based PC”，则为32位系统。

Mac系统用户建议直接使用64位的，因为Go所支持的Mac OS X版本已经不支持纯32位处理器了。

Linux系统用户可通过在Terminal中执行命令arch(即uname

-m)来查看系统信息：

64位系统显示

x86_64

32位系统显示

i386

Mac 安装

访问下载地址，32位系统下载go1.4.2.darwin-386-osx10.8.pkg，64位系统下载go1.4.2.darwin-amd64-osx10.8.pkg，双击下载文件，一路默认安装点击下一步，这个时候go已经安装到你的系统中，默认已经在PATH中增加了相应的~/go/bin,这个时候打开终端，输入go

看到类似上面源码安装成功的图片说明已经安装成功

如果出现go的Usage信息，那么说明go已经安装成功了；如果出现该命令不存在，那么可以检查一下自己的PATH环境变中是否包含了go的安装目录。

Linux 安装

访问下载地址，32位系统下载go1.4.2.linux-386.tar.gz，64位系统下载go1.4.2.linux-amd64.tar.gz，

假定你想要安装Go的目录为 $GO_INSTALL_DIR，后面替换为相应的目录路径。

解压缩tar.gz包到安装目录下：tar zxvf go1.4.2.linux-amd64.tar.gz -C

$GO_INSTALL_DIR。

设置PATH，export PATH=$PATH:$GO_INSTALL_DIR/go/bin

然后执行go

图1.2 Linux系统下安装成功之后执行go显示的信息

如果出现go的Usage信息，那么说明go已经安装成功了；如果出现该命令不存在，那么可以检查一下自己的PATH环境变中是否包含了go的安装目录。

Windows 安装

访问Google Code 下载页，32

位请选择名称中包含 windows-386 的 msi 安装包，64 位请选择名称中包含 windows-amd64 的。下载好后运行，不要修改默认安装目录

C:\Go\，若安装到其他位置会导致不能执行自己所编写的 Go 代码。安装完成后默认会在环境变量 Path 后添加 Go 安装目录下的 bin 目录

C:\Go\bin\，并添加环境变量 GOROOT，值为 Go 安装根目录 C:\Go\ 。

验证是否安装成功

在运行中输入 cmd 打开命令行工具，在提示符下输入 go，检查是否能看到 Usage 信息。输入

cd %GOROOT%，看是否能进入 Go 安装目录。若都成功，说明安装成功。

不能的话请检查上述环境变量 Path 和 GOROOT 的值。若不存在请卸载后重新安装，存在请重启计算机后重试以上步骤。

第三方工具安装

GVM

gvm是第三方开发的Go多版本管理工具，类似ruby里面的rvm工具。使用起来相当的方便，安装gvm使用如下命令：

bash (curl -s -S -L )

安装完成后我们就可以安装go了：

gvm install go1.4.2

gvm use go1.4.2

也可以使用下面的命令，省去每次调用gvm use的麻烦： gvm use go1.4.2 --default

执行完上面的命令之后GOPATH、GOROOT等环境变量会自动设置好，这样就可以直接使用了。

apt-get

Ubuntu是目前使用最多的Linux桌面系统，使用apt-get命令来管理软件包，我们可以通过下面的命令来安装Go，为了以后方便，应该把

git mercurial 也安装上：

sudo apt-get install python-software-properties

sudo add-apt-repository ppa:gophers/go

sudo apt-get update

sudo apt-get install golang-stable git-core mercurial

homebrew

homebrew是Mac系统下面目前使用最多的管理软件的工具，目前已支持Go，可以通过命令直接安装Go，为了以后方便，应该把

git mercurial 也安装上：

brew update brew upgrade

brew install go

brew install git

brew install mercurial