【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。

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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： ()

()

如何看待go语言泛型的最新设计？

Go 由于不支持泛型而臭名昭著，但最近，泛型已接近成为现实。Go 团队实施了一个看起来比较稳定的设计草案，并且正以源到源翻译器原型的形式获得关注。本文讲述的是泛型的最新设计，以及如何自己尝试泛型。

例子

FIFO Stack

假设你要创建一个先进先出堆栈。没有泛型，你可能会这样实现：

type Stack []interface{}func (s Stack) Peek() interface{} {

return s[len(s)-1]

}

func (s *Stack) Pop() {

*s = (*s)[:

len(*s)-1]

}

func (s *Stack) Push(value interface{}) {

*s = 

append(*s, value)

}

但是，这里存在一个问题：每当你 Peek 项时，都必须使用类型断言将其从 interface{} 转换为你需要的类型。如果你的堆栈是 *MyObject 的堆栈，则意味着很多 s.Peek().(*MyObject)这样的代码。这不仅让人眼花缭乱，而且还可能引发错误。比如忘记 * 怎么办？或者如果您输入错误的类型怎么办？s.Push(MyObject{})` 可以顺利编译，而且你可能不会发现到自己的错误，直到它影响到你的整个服务为止。

通常，使用 interface{} 是相对危险的。使用更多受限制的类型总是更安全，因为可以在编译时而不是运行时发现问题。

泛型通过允许类型具有类型参数来解决此问题：

type Stack(type T) []Tfunc (s Stack(T)) Peek() T {

return s[len(s)-1]

}

func (s *Stack(T)) Pop() {

*s = (*s)[:

len(*s)-1]

}

func (s *Stack(T)) Push(value T) {

*s = 

append(*s, value)

}

这会向 Stack 添加一个类型参数，从而完全不需要 interface{}。现在，当你使用 Peek() 时，返回的值已经是原始类型，并且没有机会返回错误的值类型。这种方式更安全，更容易使用。（译注：就是看起来更丑陋，^-^）

此外，泛型代码通常更易于编译器优化，从而获得更好的性能（以二进制大小为代价）。如果我们对上面的非泛型代码和泛型代码进行基准测试，我们可以看到区别：

type MyObject struct {

X 

int

}

var sink MyObjectfunc BenchmarkGo1(b *testing.B) {

for i := 0; i  b.N; i++ {

var s Stack

s.Push(MyObject{})

s.Push(MyObject{})

s.Pop()

sink = s.Peek().(MyObject)

}

}

func BenchmarkGo2(b *testing.B) {

for i := 0; i  b.N; i++ {

var s Stack(MyObject)

s.Push(MyObject{})

s.Push(MyObject{})

s.Pop()

sink = s.Peek()

}

}

结果：

BenchmarkGo1BenchmarkGo1-16     12837528         87.0 ns/op       48 B/op        2 allocs/opBenchmarkGo2BenchmarkGo2-16     28406479         41.9 ns/op       24 B/op        2 allocs/op

在这种情况下，我们分配更少的内存，同时泛型的速度是非泛型的两倍。

合约（Contracts）

上面的堆栈示例适用于任何类型。但是，在许多情况下，你需要编写仅适用于具有某些特征的类型的代码。例如，你可能希望堆栈要求类型实现 String() 函数

Go语言做Web应用开发的框架，哪一个更适合入门

Revel Web开源框架

个高效的Go语言Web开发框架, 其思路完全来自 Java 的 Play Framework。

特点

热编译，简单可选，同步(每个请求都创建自己的goroutine来处理。

Go语言Web框架：beego

一个用Go开发的应用框架，思路来自于tornado，路由设计来源于sinatra。

支持特性

MVC；

REST；

智能路由；

日志调试；

配置管理；

模板自动渲染；

layout设计；

中间件插入逻辑；

方便的JSON/XML服务；

Go语言使用gorm对MySQL进行性能测试

之前写过了Go语言gorm框架MySQL实践，其中对gorm框架在操作MySQL的各种基础实践，下面分享一下如何使用gorm框架对MySQL直接进行性能测试的简单实践。

这里我使用了一个原始的Go语言版本的 FunTester 测试框架，现在只有一个基本的方法，实在是因为Go语言特性太强了。框架设计的主要思路之一就是利用Go语言的闭包和方法参数特性，将一个 func() 当做性能测试的主题，通过不断运行这个 func() 来实现性能测试。当然还有另外一个思路就是运行一个多线程任务类，类似 Java 版本的 com.funtester.base.constaint.ThreadBase 抽象类，这样可以设置一些类的属性，绑定一些测试资源，适配更多的测试场景。

下面演示select的性能测试，这里我用了随机ID查询的场景。

这里我使用从35开始递增的ID进行删除。

这里使用了select的用例部分，随机ID，然后更新name字段，随机10个长度的字符串。

这里用到了 FunTester 字段都是随机生成。

到这里可以看出，性能测试框架用到的都是gorm框架的基础API使用，这里MySQL连接池的管理工作完全交给了gorm框架完成，看资料说非常牛逼，我们只需要设置几个参数。这个使用体现很像 HttpClient 设置 HTTP 连接池类似，这里我们也可以看出这些优秀的框架使用起来都是非常简单的。

PS：关于gorm的基础使用的请参考上一期的文章Go语言gorm框架MySQL实践。

GO语言商业案例（十六）：Curve-

Golang 的创建是为了实现最大的用户效率和编码效率。已经熟悉 Java 或 PHP 的程序员可以在几周内接受 Go 的培训（许多人最终会更喜欢它）。在本文中，Dewet Diener 探讨了 Golang 的优缺点，以及它的测试驱动开发 (TDD) 如何完美契合。

Golang 由 Google 开发和设计，于 2009 年作为一种综合性编程语言首次出现，旨在最大限度地提高编码效率。创建该语言的目的是修正其他已建立语言的缺陷。尽管 Golang（或简称为“Go”）是一门年轻的语言，但已经积累了大量的开发人员，因此我们想分享为什么在 Curve 我们喜欢 Golang，以及我们如何采用它来实现我们移动银行业务的目标到云端。

Go 是一种精致的编程语言：它支持“所见即所得”的原则，这意味着清晰易读的代码和更少的复杂抽象。该语言本身易于使用且易于训练。尽管如此，作为一个相对较新的生态系统，要找到对 Go 具有广泛预先知识的工程师可能会很棘手。

然而，与其他编程语言不同，Go 的创建是为了最大限度地提高用户效率。因此，具有 Java 或 PHP 背景的开发人员和工程师可以在几周内获得使用 Go 的技能和培训——根据我们的经验，他们中的许多人最终更喜欢它。

在 Curve，我们大力提倡测试驱动开发 (TDD)，Go 的框架与这种方法保持一致。通过简单地命名一个文件 foo_test.go 并在该文件中添加结构化测试函数，Go 将快速有效地运行您的单元测试。这一创新功能提高了生产力，因为它可以更加专注于测试驱动的开发和改进的同行评审机会。

Golang 具有出色的生产优化品质，例如内存占用小，这支持其在大型项目中作为构建块的能力，以及开箱即用的与其他架构的轻松交叉编译。由于 Go 代码被编译为单个静态二进制文件，因此它可以轻松进行容器化，并且通过扩展，将 Go 部署到任何高可用性环境（例如 Kubernetes）中几乎是微不足道的。

它提供了一种机制来保护工作负载，通过拥有非常纤薄的生产容器而没有任何无关的依赖项。这使得构建、部署和维护基于 Go 的资产更加直接和安全，并为希望建立或发展其微服务战略的公司提供了可靠的选择。

Go 是专门为满足我们快速发展的技术生态系统的需求而创建的。例如，Go 可以满足您构建 API 所需的一切，并将其作为其标准库的一部分。它使用简单，高性能的 http 服务器消除了团队设计新项目时经常发生的一些常见的 探索 和设计瘫痪问题——这对于一些其他流行语言（如 Java 和 Node.js）来说太常见了。

Golang 还通过其内置于语言本身的自动格式化程序巧妙地解决了代码格式化分歧。这完全消除了格式争议，进而提高了团队的生产力和注意力。

尽管我是 Go 的拥护者，但它显然也不是没有缺陷。一个争论不休的特性是 Go 没有显式接口，这是许多开发人员习惯的概念。虽然不是有害的，但它可以使选择最适合您的结构的接口成为一项任务。这是因为您不会像在其他流行的编程语言中那样编写 X 实现 Y，但您很快就会接受。

依赖管理也是另一个不属于 Google Golang 开发团队原始设计的功能。开源社区介入并创建了 Glide 和 Dep，最初的努力并没有完全解决问题。从 Go 1.11 开始，添加了对模块的支持，这似乎已成为官方的依赖管理工具。这些挑战并没有削弱 Go 作为一种高效编程语言的独创性，并且它继续为我们提供优于其他编程语言的显着优势。

Golang 吸引了全球敏锐的开发人员的注意，并且围绕它的兴奋继续增长。开源社区因有趣的项目而蓬勃发展；最著名的是 Docker 和 Kubernetes。

正是这种新鲜、有创意但又简单的包装吸引了我们去Go：它是一种令人兴奋的编码语言，可以帮助我们在 Curve 中快速开发以构建更好的产品。

Go语言的开源项目

1．Docker项目

网址为 。

介绍：Docker是一种操作系统层面的虚拟化技术，可以在操作系统和应用程序之间进行隔离，也可以称之为容器。Docker可以在一台物理服务器上快速运行一个或多个实例。例如，启动一个Cent OS操作系统，并在其内部命令行执行指令后结束，整个过程就像自己在操作系统一样高效。

2．golang项目

网址为 。

介绍：Go语言的早期源码使用C语言和汇编语言写成。从Go 1.5版本自举后，完全使用Go语言自身进行编写。Go语言的源码对了解Go语言的底层调度有极大的参考意义，建议希望对Go语言有深入了解的读者读一读。

3．Kubernetes项目

网址为 。

介绍：Google公司开发的构建于Docker之上的容器调度服务，用户可以通过Kubernetes集群进行云端容器集群管理。

4．etcd项目

网址为 。

介绍：一款分布式、可靠的KV存储系统，可以快速进行云配置。

5．beego项目

网址为 。

介绍：beego是一个类似Python的Tornado框架，采用了RESTFul的设计思路，使用Go语言编写的一个极轻量级、高可伸缩性和高性能的Web应用框架。

6．martini项目

网址为 。

介绍：一款快速构建模块化的Web应用的Web框架。

7．codis项目

网址为 Labs/codis。

介绍：国产的优秀分布式Redis解决方案。

8．delve项目

网址为 。

介绍：Go语言强大的调试器，被很多集成环境和编辑器整合。

分享标题：go语言设计思路 设计模式go语言实现
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