Go-GMP模型学习笔记

GMP模型

G：即goroutine协程，每个Go关键字都会创建一个协程，协程在当创建的时候大约只占2MB，在不断的运行中可以按需增大（最大1GB）和缩小。
M：即操作系统线程，Go中默认最多创建10000线程，同时每个Go协程都需要M上才能运行。
P：即调度器，负责将协程调度到线程上，默认数量为CPU核心数，每一个M都与一个P对应。

本地队列和全局队列

在P调度器中具有两个队列，分别是Local queue本地队列和Global queue全局队列。

每个P调度器都会有一个本地队列，而全局队列则是全局唯一。

当我们使用go关键字创建一个协程时，会将新建的协程优先放置对应P的本地队列中，本地队列是一个基于数组实现的循环链表，最多可以存储256个协程。因此当本地队列存储的协程超过256个时就会将新建的协程放置全局队列中。

work stealing和hand off机制

work stealing：当M线程所绑定的P调度器的本地队列没有可以运行的G协程认为时，会从其他的P调度器偷取G协程任务，放置进自己的本地队列中
hand off：当在M线程执行G协程进行系统调用等堵塞时，M线程会释放所绑定的P处理器，将P交给其他空闲的M线程来执行，以便更好的利用CPU的资源。当堵塞的协程恢复后会尝试获得原来所绑定的P处理器，如果获得不到则尝试获得其他空闲的P处理器，如果还获得不到空闲处理器则将当前M线程休眠，随后将G放置进全局队列中。

M0和G0

M0：它是应用程序启动后编号为0的线程，它负责执行初始化操作和启动一个人G0。
G0：它是每一个M线程都会创建的第一个G协程，负责调度其他的协程。

Go调度大致流程

创建第一个M线程 M0
创建第一个G协程 G0
进行初始化操作，例如设置M线程的最大个数、初始化栈和内存、设置GOMAXPROCS参数
创建main函数的G协程
启动M0
M不断获得P中的G来执行相关任务

M会优先会所绑定的P中的本地队列获取G，当本地队列为空时，就会尝试从全局队列里获得一批协程，如果还为空最会使用上面所讲的work stealing策略，如果还为空则会自旋或者进入休眠状态。

同时一个协程在运行中最多占用CPU 10ms的时间，以让其他的协程也有运行的机会。

一道GMP面试题

func TestGMP() {
	runtime.GOMAXPROCS(1)
	num := 10
	waitGroup := sync.WaitGroup{}
	waitGroup.Add(num)

	for i := 0; i < num; i++ {
		j := i
		go func() {
			defer waitGroup.Done()
			fmt.Println(j)
		}()
	}
	waitGroup.Wait()
}

输出值：
9
0
1
2
3
4
5
6
7
8

上面的代码的输出顺序一直是固定的，这是因为我们使用runtime.GOMAXPROCS(1)将P调度器的数量设为1，这样所有G协程都会进入该P调度器。

当一个协程进入P处理器时，都会先将该处理器放置runnext（即下一个运行的协程），如果runnext已有协程的话，就会将之前的协程放置进本地队列中，然后再将新的协程放进runnext中。

因此j为9的协程总是在runnext的位置，即第一个运行的协程，随后其他的协程根据队列FIFO的顺序，陆续被执行。