Go并发调度进阶
1. GMP主要结构
元旦结束了，该收收心工作了。今天主要是为大家带来GMP主要结构和调度器结构，欢迎大家点赞关注和转发哈。
1. G 的结构
G 既然是 Goroutine，必然需要定义自身的执行栈：
type g struct { stack struct { lo uintptr hi uintptr } // 栈内存：[stack.lo, stack.hi) stackguard0 uintptr stackguard1 uintptr _panic *_panic _defer *_defer m *m // 当前的 m sched gobuf stktopsp uintptr // 期望 sp 位于栈顶，用于回溯检查 param unsafe.Pointer // wakeup 唤醒时候传递的参数 atomicstatus uint32 goid int64 preempt bool // 抢占信号，stackguard0 = stackpreempt 的副本 timer *timer // 为 time.Sleep 缓存的计时器 ... }
除了执行栈之外，还有很多与调试和 profiling 相关的字段。一个 G 没有什么黑魔法，无非是将需要执行的函数参数进行了拷贝，保存了要执行的函数体的入口地址，用于执行。
2. M 的结构
type m struct { g0 *g // 用于执行调度指令的 Goroutine gsignal *g // 处理 signal 的 g tls [6]uintptr // 线程本地存储 curg *g // 当前运行的用户 Goroutine p puintptr // 执行 go 代码时持有的 p (如果没有执行则为 nil) spinning bool // m 当前没有运行 task 且正处于寻找 task 的活跃状态 cgoCallers *cgoCallers // cgo 调用崩溃的 cgo 回溯 alllink *m // 在 allm 上 mcache *mcache ... }
M 是 OS 线程的实体。我们介绍几个比较重要的字段，包括：
- 持有用于执行调度器的 g0，goroutine切换需要用到它。
- 持有用于信号处理的 gsignal
- 持有线程本地存储 tls
- 持有当前正在运行的 curg
- 持有运行 Goroutine 时需要的本地资源 p
- 表示自身的自旋和非自旋状态 spining
- 管理在它身上执行的 cgo 调用
- 将自己与其他的 M 进行串联
- 持有当前线程上进行内存分配的本地缓存 mcache，内存分配使用。
还有其他五十多个字段，包括关于M的一些调度统计、调试信息等，因为不太重要就没有给大家罗列出来。
3. P 的结构
type p struct { id int32 status uint32 // p 的状态 pidle/prunning/... link puintptr m muintptr // 反向链接到关联的 m （nil 则表示 idle） mcache *mcache pcache pageCache deferpool [5][]*_defer // 不同大小的可用的 defer 结构池 deferpoolbuf [5][32]*_defer runqhead uint32 // 可运行的 Goroutine 队列，可无锁访问 这是队列头 runqtail uint32 //队列尾 runq [256]guintptr //使用数组实现的循环队列 runnext guintptr timersLock mutex timers []*timer preempt bool ... }
P 只是处理器的抽象，而非处理器本身，大家一定要记住这句话，它仅仅是处理器的抽象，它存在的意义在于实现工作窃取（work stealing）算法。简单来说，每个 P 持有一个本地队列，这个本地队列中存储的就是未来要被调度的 G。
在没有 P 的情况下，所有的 G 只能放在一个全局的队列中。当 M 执行完 G 之后想从全局队列中获取一个G的时候，必须将队列锁住从而取G。
当引入了 P 之后，P 持有 G 的本地队列，而持有 P 的 M 执行完 G 后在 P 本地队列中没有发现其他 G 可以执行时，虽然仍然会先检查全局队列、网络轮询器，但这时增加了一个从其他 P 的 队列偷取（steal）一个 G 来执行的过程。优先级为本地 > 全局 > 网络轮询器 > 偷取。
我们举个例子你就知道了：银行柜台有三个窗口，每个窗口都有顾客在排队(本地队列)，但是有一个窗口由于处理速度很快一下子就没有人了(本地队列为空)，那么这个时候没有在排队的顾客(全局队列)会立刻跑到该窗口，当这个窗口彻底没有人时(全局队列为空)，排在其他两个窗口的人迅速跑到这个窗口，即所谓的偷取。
4. GMP调用关系
M 会从与它绑定的 P 的本地队列获取可运行的 G，也会从网络轮询器里获取可运行的 G，还会从其他 P 偷 G。
5. 调度器sched结构
type schedt struct { lock mutex pidle puintptr // 空闲 p 链表 npidle uint32 // 空闲 p 数量 nmspinning uint32 // 自旋状态的 M 的数量 runq gQueue // 全局 runnable G 队列 runqsize int32 gFree struct { // 有效 dead G 的全局缓存. lock mutex stack gList // 包含栈的 Gs noStack gList // 没有栈的 Gs n int32 } sudoglock mutex // sudog 结构的集中缓存 sudogcache *sudog deferlock mutex // 不同大小的有效的 defer 结构的池 deferpool [5]*_defer ... }
调度器初始化步骤：
// runtime/proc.go func schedinit() { _g_ := getg() //当前main的G (...) // M 初始化 mcommoninit(_g_.m) (...) // P 初始化 if procresize(procs) != nil { throw("unknown runnable goroutine during bootstrap") } (...) }
GMP彼此的初始化顺序遵循：mcommoninit、procresize、newproc，他们分别负责初始化 M 资源池（allm）、P 资源池（allp）、G 的运行现场（g.sched）以及调度队列（p.runq）。
6. 小结
本小节主要是讲解GMP主要结构以及调度器结构，下篇主要讲解GMP如何初始化的，相信大家在看完这篇GMP基础之后，再结合下篇文章GMP的初始化，那么就会对GMP有一个更加完美的认识，同时你也不用非得报班花6000多的大洋去学习，那些冤枉钱只会让你越来越贫穷，越来越觉得钱花了，工作没有找到，悲矣。
