协程调度器和 GMP

调度器的出现

1. 单进程操作系统，一次只能运行一个任务，不存在调度器。

2. 多进程操作系统，允许并发执行多个任务，有调度器，多个任务根据时间片来分别执行任务。（时间片执行完会强制执行下一个时间片中的任务，进程主动让出或挂起也会让出时间片）

缺点：时间片执行带来的是进程间的切换，涉及到系统调用和中断（上下文环境复制，要和寄存器打交道）。
即从用户态陷入系统态，再切入到用户态。即调度很消耗资源，进程一旦多起来，可能切换时间要大于执行时间。

1. 因为进程和线程的创建成本高（线程4M），切换成本高，体现在CPU占用高，内存占用高，所以出现了协程。

2. 线程又分用户线程，内核线程，分指不同环境下的线程。CPU只能看到内核线程。内核线程是真线程，能分配到CPU资源。起初为一个用户线程绑定一个内核线程。用户线程又叫协程。即协程绑定在内核线程之上。

N:1问题：会引起阻塞。1:1无效果。M:N实现复杂，能用多核。

协程跟线程是有区别的，线程由CPU调度是抢占式的，协程由用户态调度是协作式的，一个协程让出CPU后，才执行下一个协程。

Golang 协程调度器历史版本

G=协程。M=线程。P=processor处理器。

2012 之前被废弃版本

初版

有一个全局协程队列，G队列。多个线程M，访问或者放回G，都需要通过G队列，并且加互斥锁。这个版本没有调度器，创建销毁调度全由内核线程完成。**M**需要去取回**G**执行**G**中的任务。

缺点：
1.创建销毁调度都需要_M_对其整个队列上锁，容易形成锁竞争。
2._M_转移会造成延迟和额外的系统负载。（_M1_拿回_G1_执行任务的过程中，这个_G1_又创建了一个_G2_，按道理来说新创建的_G2_，应当在_M1_中执行，但是这时新创建的_G2_是不一定会在M1中执行的，即造成了_M_转移）

第二版

1. 全局队列（Global Queue）：存放等待运行的G。
2. P的本地队列：同全局队列类似，存放的也是等待运行的G，存的数量有限，不超过256个。新建G'时，G'优先加入到P的本地队列，如果队列满了，则会把本地队列中一半的G移动到全局队列。
3. P列表：所有的P都在程序启动时创建，并保存在数组中，最多有GOMAXPROCS(可配置)个。
4. M：线程想运行任务就得获取P，从P的本地队列 获取G，P的本地队列为空时，M也会尝试从全局队列拿一批G放到P的本地队列，或从其他P的本地队列偷一半放到自己P的本地队列。M运行G，G执行之后，M会从P获取下一个G，不断重复下去。

其中M是动态的，空闲可能会被回收，阻塞P会再创建一个M。也可以手动设置。

协程的设计策略：

1. 避免频繁创建和销毁线程，可以对线程M进行复用。当M从P中取不到G了也不会闲着，从而避免频繁创建和销毁。有两种机制不闲着：

• work stealing机制 。空闲时（即当前绑定的P中没有G了），就会去尝试从其他P中偷取回G放入自己的P中。偷不到就尝试从全局队列中偷取，再偷不到就空闲了。
• hand off机制。当M因为G进行系统调用阻塞时，M释放绑定的P，阻塞G和M直接绑定。然后把P转移给其他空闲的M执行。阻塞G绑定的M执行完毕后，M进入睡眠或者销毁（避免频繁创建）。

以上机制应该是由协程调度器来执行。M只负责执行。其M的创建销毁等也是由协程调度器来执行。可以将M理解为是死的，无情的执行机器，是由调度器喂G给M吃。因为M在内核态，内核不会做这些事情。

1. 实现并行。看上图，多个M在P队列中拿G执行。
2. 抢占。coroutine是需要等待让出。goroutine是抢占式，最多占用CPU 10ms。这是和coroutine不同的地方之一。问题。既然一个goroutine最多只占用10ms，那要是没执行完怎么办？放在后面 链接。

4.全局队列。当M执行work stealing从其他G中偷取G又没偷到时，则去全局队列中偷取回P中再执行。

go func()调度流程

1.G执行完后，会放回到本地队列当中，这是个队列。

超过10ms怎么办？

https://www.lmlphp.com/user/150984/article/item/2704287/
那就会有个问题，如果一个系统调用或者G任务执行太长，他就会一直占用这个线程，由于本地队列的G任务是顺序执行的，其它G任务就会阻塞了，怎样中止长任务的呢？（这个地方我找了好久~o(╯□╰)o）
这样滴，启动的时候，会专门创建一个线程sysmon，用来监控和管理，在内部是一个循环：
1. 记录所有P的G任务计数schedtick，（schedtick会在每执行一个G任务后递增）
2. 如果检查到 schedtick一直没有递增，说明这个P一直在执行同一个G任务，如果超过一定的时间（10ms），就在这个G任务的栈信息里面加一个标记
3. 然后这个G任务在执行的时候，如果遇到非内联函数调用，就会检查一次这个标记，然后中断自己，把自己加到队列末尾，执行下一个G
4. O(∩_∩)O哈哈~，如果没有遇到非内联函数（有时候正常的小函数会被优化成内联函数）调用的话，那就惨了，会一直执行这个G任务，直到它自己结束；如果是个死循环，并且GOMAXPROCS=1的话，恭喜你，夯住了！亲测，的确如此
对于一个G任务，中断后的恢复过程：
1. 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
2. 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。 ~(≧▽≦)/~

GO调度器的启动周期

M0：第一个线程，负责执行初始化操作和启动第一个G。启动完成后该M0就和其他M一样了。
G0：每个M都有一个G0，仅用于调度M要使用的G。每次调度先会切换到G0，执行G0的调度程序，G0就会拉取下一个要执行的G到M中执行。