Golang 协程调度知识点总结

Golang 协程调度知识点总结

一、用户态、内核态、系统调用、中断
现代cpu通常有多种特权级别，一般来说特权级总共有4个，编号从Ring 0（最高特权）到Ring 3（最低特权），在Linux上之用到Ring 0和RIng 3，用户态对应Ring 3，内核态对应Ring 0

系统调用，例如操作文件、进行网络通讯或者申请内存资源等

中断一般有两个属性，一个是中断号，一个是中断处理程序。不同的中断有不同的中断号，每个中断号都对应了一个中断处理程序。在内核中有一个叫中断向量表的数组来映射这个关系。当中断到来时，cpu会暂停正在执行的代码，根据中断号去中断向量表找出对应的中断处理程序并调用。中断处理程序执行完成后，会继续执行之前的代码。

二、多路复用技术（三种常见的实现方式：poll、select、epoll，由于epoll是最新技术，性能要比其他两个老技术好太多，因此现在基本只会使用epoll）有了这个东西，协程才有用武之地

1.select的fd_set是一个静态的数组，所以支持的文件描述符数量有限（默认为1024），而 poll和epoll 传入的相当于一个动态数组（指针 + 元素个数），所以支持的文件描述符数量没有限制

2.如果在 select/poll 调用之前，如果没有事件发生。select/poll将阻塞，进程休眠，知道超时或者被中断。内核将 fd_set/ pollfd 结果拷贝到用户态，同时用户态调用返回。用户态遍历所有监控的文件描述符，检查返回结果

3.对于epoll，内核使用红黑树来快速的添加删除需要监控的文件描述符，同时基于事件驱动，文件描述符 fd 有事件发生时，内核的回调函数会将该 fd 加入到内核维护的 ready list 内。所以调用 epoll_ctl 时，内核只需要去检查 ready list 并拷贝结果到用户态即可

水平触发通知：如果文件描述符上可以非阻塞地执行I/O系统调用，此时认为它已经就绪，触发通知。
边沿触发通知：如果文件描述符自上次状态检查以来有了新的I/O活动(比如新的输入)，此时需要触发通知。

三、GPM模型

M：一个用户空间线程，同时对应一个内核线程，类似posix pthread
P：代表运行的上下文环境, 有个一个runqueue（里面存放着goroutine）
G：goroutine，即协程

P的数量由GOMAXPROCS()来设置，默认为CPU的核数

当一个OS线程M0陷入阻塞（系统调用）时，绑定它的P会转而运行M1，M1可能是正被创建，或者从线程缓存中取出。

当MO返回时，它必须尝试取得一个P来运行goroutine，如果没有拿到的话，它就把goroutine放在一个global runqueue里，然后自己睡眠（放入线程缓存里）。

P也会周期性的检查global runqueue并运行其中的goroutine

P何时创建：在确定了P的最大数量n后，运行时系统会根据这个数量创建n个P。

M何时创建：没有足够的M来关联P并运行其中的可运行的G。比如所有的M此时都阻塞住了，而P中还有很多就绪任务，就会去寻找空闲的M，而没有空闲的，就会去创建新的M。

M的最大数量，默认10000，也可以通过runtime/debug中的SetMaxThreads函数去重新设置

Gwaitting：内部channel或者mutex阻塞，会触发P runqueue的轮换
Gsyscall：调用了syscall(没有事件准备的Nonblocking IO除外)，会触发P和M的解绑

加餐：Golang GC机制

GoV1.3- 普通标记清除法，整体过程需要启动STW，效率极低。
GoV1.5- 三色标记法， 堆空间启动写屏障，栈空间不启动，全部扫描之后，需要重新扫描一次栈(需要STW)，效率普通
GoV1.8-三色标记法，混合写屏障机制， 栈空间不启动，堆空间启动。整个过程几乎不需要STW，效率较高。

由于没有分代回收，因此对于会产生小对象的case，尽量用sync.Pool

详细文章教程：
https://studygolang.com/articles/27243?fr=sidebar