调度对象——Goroutine
- Goroutine是用户空间线程 （完全由Go运行时管理，没有OS介入）
- 轻量，开销小（更小的内存开销，更快的创建、销毁，上下文切换）
参考对比
为什么需要调度器？
由于Goroutine是用户层面的抽象，操作系统只认识内核线程。需要Go 调度器将多个 Goroutine 映射到实际的内核线程上。
对应会需要完成两项工作——Goroutine分发和创建线程。
Go 调度器的设计目标
- 使用少量的内核线程：创建内核线程代价高昂，因此调度器力求高效地复用内核线程。
- 支持高并发：Go 程序会涉及大量的 Goroutine，调度器需要满足这种需求。
- 利用并行性：原则上在N核机器上，Go程序应能够并行N个Goroutine。
何时进行调度？
操作可能影响 Goroutine 执行时，Go 调度器就会介入
- Goroutine 创建
- Goroutine 阻塞：如等待channel或mutex
- 系统调用： 阻塞的系统调用同时会阻塞内核线程
Go 调度器关键思想
- 运行队列（runqueue）： 等待运行的 Goroutine 被放置在队列中。最初，使用的是单个全局队列，但在多线程情况下会导致竞争问题。解决方案是分布式运行队列，每个线程都获取自己的队列。
- 线程复用：空闲线程不进行销毁，会被用在检查全局运行队列、网络轮询、尝试运行gc任务、工作窃取上，如果仍然空闲会放置在一个链表中等待复用，以期最大利用并行性。
- GOMAXPROCS：限制正在运行Goroutine的线程数为CPU逻辑核心数。
- 工作窃取（work-stealing）：如果一个线程的本地运行队列为空，它可以随机“窃取”其他线程队列中一半的任务，平衡线程之间的工作负载。
- 移交（hand-off）： 当一个线程被阻塞（例如，由于系统调用）超过一段时间时，它关联的运行队列会由“sysmon”转交到另一个线程，此时唤醒（Unpark）可复用的线程，如果需要的话创建新线程（线程数限制只适用于正在运行Goroutine的线程），防止 Goroutine 饥饿。
- 协作式抢占： Go 调度时间节点依赖于程序自发调用调度器。但如果一个 Goroutine 长时间占用 CPU 不放，会由“sysmon”后台线程检测到（>10ms运行，警告）在可能的情况下抢占并将其放置于全局运行队列，确保公平性并防止饥饿。
- 全局运行队列： 全局运行队列充当被抢占的 Goroutine 的低优先级队列。
- “sysmon”线程：检测长时间运行的Goroutine，移交运行队列。
Go 调度过程示例
.gif?table=block&id=9201aa5d-7d46-4c3c-8e02-1c311b77b11b&t=9201aa5d-7d46-4c3c-8e02-1c311b77b11b&width=708&cache=v2)
局限性
- 没有 Goroutine 优先级： 所有 goroutine 都被平等对待，这在某些任务需要更高优先级的情况下可能会出现问题。
没有强抢占：协作式抢占无法保证公平性或延迟。
- 对硬件拓扑的感知有限： 调度器目前缺乏对底层硬件拓扑的感知，局部性利用程度不高。
参考资料与扩展阅读
- 作者:CamelliaV
- 链接:https://camelliav.netlify.app/article/gophercon
- 声明:本文采用 CC BY-NC-SA 4.0 许可协议，转载请注明出处。
相关文章
.png?table=block&id=255ca147-5df8-80d3-adb5-e7f64c326d73&t=255ca147-5df8-80d3-adb5-e7f64c326d73)
