go语言执行机制 go语言系统调用

go语言--Goroutines

1、goroutine：在go语言中，每一个并发的执行单元叫做goroutine，如果一个程序中包含多个goroutine，对两个函数的调用则可能发生在同一时刻

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2、main goroutine：当一个程序启动时，其主函数即在一个单独的goroutine中运行，我们叫他为main gorountine

3、go goroutine：新的goroutine会用go语句来创建，go+函数名，go语句会使其语句中的函数在一新创建的goroutine中运行，而go语句本身会迅速地完成

4、goroutine的退出：主函数返回时，所有的goroutine都会被直接打断，程序退出，除了从主函数退出或者终止程序之外，没有其他方法能够让一个goroutine来打断另一个的执行，但是可以通过另一种方式来实现这个目的，通过goroutine之间的通信来让一个goroutine请求其他的goroutine，并让请求的goroutine自行结束执行

【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。

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语言的优势有哪些

1. 部署简单

Go

编译生成的是一个静态可执行文件，除了glibc外没有其他外部依赖。这让部署变得异常方便：目标机器上只需要一个基础的系统和必要的管理、监控工具，完全不需要操心应用所需的各种包、库的依赖关系，大大减轻了维护的负担。

2. 并发性好

Goroutine和channel使得编写高并发的服务端软件变得相当容易，很多情况下完全不需要考虑锁机制以及由此带来的各种问题。单个Go应用也能有效的利用多个CPU核，并行执行的性能好。

3. 良好的语言设计

从学术的角度讲Go语言其实非常平庸，不支持许多高级的语言特性;但从工程的角度讲，Go的设计是非常优秀的：规范足够简单灵活，有其他语言基础的程序员都能迅速上手。更重要的是

Go 自带完善的工具链，大大提高了团队协作的一致性。

4. 执行性能好

虽然不如 C 和 Java，但相比于其他编程语言，其执行性能还是很好的，适合编写一些瓶颈业务，内存占用也非常省。

如何使用Go语言实现远程执行命令

一般命令

所谓一般命令，就是在一定时间内会执行完的命令。比如 grep, cat 等等。 执行命令的步骤是：连接，执行，获取结果

连接

连接包含了认证，可以使用 password 或者 sshkey 2种方式来认证。下面的示例为了简单，使用了密码认证的方式来完成连接。

import (

"fmt"

"time"

"golang.org/x/crypto/ssh"

)

func connect(user, password, host string, port int) (*ssh.Session, error) {

var (

auth []ssh.AuthMethod

addr string

clientConfig *ssh.ClientConfig

client *ssh.Client

session *ssh.Session

err error

)

// get auth method

auth = make([]ssh.AuthMethod, 0)

auth = append(auth, ssh.Password(password))

clientConfig = ssh.ClientConfig{

User: user,

Auth: auth,

Timeout: 30 * time.Second,

}

// connet to ssh

addr = fmt.Sprintf("%s:%d", host, port)

if client, err = ssh.Dial("tcp", addr, clientConfig); err != nil {

return nil, err

}

// create session

if session, err = client.NewSession(); err != nil {

return nil, err

}

return session, nil

}

连接的方法很简单，只要提供登录主机的 用户*， *密码*， *主机名或者IP*， *SSH端口

执行，命令获取结果

连接成功后，执行命令很简单

import (

"fmt"

"log"

"os"

"time"

"golang.org/x/crypto/ssh"

)

func main() {

session, err := connect("root", "xxxxx", "127.0.0.1", 22)

if err != nil {

log.Fatal(err)

}

defer session.Close()

session.Run("ls /; ls /abc")

}

上面代码运行之后，虽然命令正常执行了，但是没有正常输出的结果，也没有异常输出的结果。 要想显示结果，需要将 session 的 Stdout 和 Stderr 重定向 修改 func main 为如下：

func main() {

session, err := connect("root", "xxxxx", "127.0.0.1", 22)

if err != nil {

log.Fatal(err)

}

defer session.Close()

session.Stdout = os.Stdout

session.Stderr = os.Stderr

session.Run("ls /; ls /abc")

}

这样就能在屏幕上显示正常，异常的信息了。

交互式命令

上面的方式无法远程执行交互式命令，比如 top ， 远程编辑一个文件，比如 vi /etc/nginx/nginx.conf 如果要支持交互式的命令，需要当前的terminal来接管远程的 PTY。

func main() {

session, err := connect("root", "olordjesus", "dockers.iotalabs.io", 2210)

if err != nil {

log.Fatal(err)

}

defer session.Close()

fd := int(os.Stdin.Fd())

oldState, err := terminal.MakeRaw(fd)

if err != nil {

panic(err)

}

defer terminal.Restore(fd, oldState)

// excute command

session.Stdout = os.Stdout

session.Stderr = os.Stderr

session.Stdin = os.Stdin

termWidth, termHeight, err := terminal.GetSize(fd)

if err != nil {

panic(err)

}

// Set up terminal modes

modes := ssh.TerminalModes{

ssh.ECHO: 1, // enable echoing

ssh.TTY_OP_ISPEED: 14400, // input speed = 14.4kbaud

ssh.TTY_OP_OSPEED: 14400, // output speed = 14.4kbaud

}

// Request pseudo terminal

if err := session.RequestPty("xterm-256color", termHeight, termWidth, modes); err != nil {

log.Fatal(err)

}

session.Run("top")

}