Golang——调度器

调度器

参考 https://draveness.me/golang/docs/part3-runtime/ch06-concurrency/golang-goroutine/

线程与进程

多个线程可以属于同一个进程并共享内存空间。因为多线程不需要创建新的虚拟内存空间,所以它们也不需要内存管理单元处理上下文的切换,线程之间的通信也正是基于共享的内存进行的,与重量级的进程相比,线程显得比较轻量。

虽然线程比较轻量,但是在调度时也有比较大的额外开销。每个线程会都占用 1 兆以上的内存空间,在对线程进行切换时不止会消耗较多的内存,恢复寄存器中的内容还需要向操作系统申请或者销毁对应的资源,每一次线程上下文的切换都需要消耗 ~1us 左右的时间1,但是 Go 调度器对 Goroutine 的上下文切换约为 ~0.2us,减少了 80% 的额外开销。

线程与Goroutine

处理器 P 持有一个由可运行的 Goroutine 组成的运行队列 runq,还反向持有一个线程 M 。调度器在调度时会从处理器 P 的队列中选择队列头的 Goroutine 放到线程 M 上执行。Go 语言的调度器通过使用与 CPU 数量相等的线程减少线程频繁切换的内存开销,同时在每一个线程上执行额外开销更低的 Goroutine 来降低操作系统和硬件的负载。

如下所示的图片展示了 Go 语言中的线程 M、处理器 P 和 Goroutine 的关系。
图片说明

  • G — 表示 Goroutine,它是一个待执行的任务;
  • M — 表示操作系统的线程,它由操作系统的调度器调度和管理;
  • P — 表示处理器,它可以被看做运行在线程上的本地调度器;

G

Goroutine 就是 Go 语言调度器中待执行的任务,它在运行时调度器中的地位与线程在操作系统中差不多,但是它占用了更小的内存空间,也降低了上下文切换的开销。

Goroutine 只存在于 Go 语言的运行时,它是 Go 语言在用户态提供的线程,作为一种粒度更细的资源调度单元,如果使用得当能够在高并发的场景下更高效地利用机器的 CPU。

M

Go 语言并发模型中的 M 是操作系统线程。调度器最多可以创建 10000 个线程,但是其中大多数的线程都不会执行用户代码(可能陷入系统调用),最多只会有 GOMAXPROCS 个活跃线程能够正常运行。

在默认情况下,运行时会将 GOMAXPROCS 设置成当前机器的核数,我们也可以使用 runtime.GOMAXPROCS 来改变程序中最大的线程数。

在默认情况下,一个四核机器上会创建四个活跃的操作系统线程,每一个线程都对应一个运行时中的 runtime.m 结构体。

在大多数情况下,我们都会使用 Go 的默认设置,也就是线程数等于 CPU 个数,在这种情况下不会触发操作系统的线程调度和上下文切换,所有的调度都会发生在用户态,由 Go 语言调度器触发,能够减少非常多的额外开销。

P

调度器中的处理器 P 是线程和 Goroutine 的中间层,它能提供线程需要的上下文环境,也会负责调度线程上的等待队列,通过处理器 P 的调度,每一个内核线程都能够执行多个 Goroutine,它能在 Goroutine 进行一些 I/O 操作时及时切换,提高线程的利用率。

因为调度器在启动时就会创建 GOMAXPROCS 个处理器,所以 Go 语言程序的处理器数量一定会等于 GOMAXPROCS,这些处理器会绑定到不同的内核线程上并利用线程的计算资源运行 Goroutine。

全部评论

相关推荐

头像
11-09 12:17
清华大学 C++
out11Man:小丑罢了,不用理会
点赞 评论 收藏
分享
专心打鱼:互联网搬运工,贴子都要偷
点赞 评论 收藏
分享
点赞 1 评论
分享
牛客网
牛客企业服务