Golang协程调度的数据结构

Golang中实现协程调度算法的主要有以下三个数据结构,正是这三个结构加上一些算法构成了Golang的协程调度算法,当然,这些数据结构也是在不断进化的,保不准未来又会加入其他结构来提升调度器性能。

其中:

M: 代表操作系统线程,也就是我们经常理解的线程,是真正参与OS调度的单元,每个goroutine只有依附于某个M方可真正地执行;
G: 代表协程,也就是我们经常使用的Goroutine;
P: 协程调度器的基本调度单元,G的容身之所,连接G和M的桥梁。

理解调度器的关键是理解P的作用:它是实现M:N调度的关键结构。在Golang1.1版本中被引入,解决了1.0中的全局调度队列带来的可扩展性问题。

三个数据结构之间的关系如下:

• 每个G都必须依附于某个P;
• 每个M想运行的时候,必须先获取一个P,再执行P中的G;
• 每个P维护可运行G队列,避免了全局G队列带来的锁竞争问题,提高了调度器的可扩展性;
• 如果一个M在执行G的时候进入了syscall,那么该M就被占据了,与其关联的P此时就游离出来,可被同样处于idle状态的M获取到,进而P内的G得到继续执行的机会;
• go中可通过GOMAXPROCS()来设置P的数量,一般建议设置成系统核数即可,P的数量也代表了当前活跃的M数(因进入syscall而block的M不计算在内)。

struct G {
 ......
 m *m
}
struct M {
 ......
 G* curg; // current running goroutine 
 P* p; // attached P for executing Go code (nil if not executing Go code) 
 ......
}
struct P {
 ......
 M* m; // back-link to associated M (nil if idle) 
 ......
 // Queue of runnable goroutines. 
 uint32 runqhead;
 uint32 runqtail;
 G* runq[256];
 // Available G's (status == Gdead) 
 G* gfree;
 ......
};

阅读上面的数据结构可发现他们三者之间的关系是这样的:

• g:有一个指针指向执行它的m,也即g隶属于m;
• m:保存了当前正在执行的g,同时还指向p,也即m隶属于p;
• p: 保存了当前正执行p内g的m,同时还有属于它的g的链表

本文来自:知乎专栏

感谢作者:丁凯

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