【golang詳解】go語言GMP(GPM)原理和調度

Goroutine調度是一個很復雜的機制，下面嘗試用簡單的語言描述一下Goroutine調度機制，想要對其有更深入的了解可以去研讀一下源碼。

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首先介紹一下GMP什么意思：

G ----------- goroutine: 即Go協(xié)程，每個go關鍵字都會創(chuàng)建一個協(xié)程。

M ---------- thread內核級線程，所有的G都要放在M上才能運行。

P ----------- processor處理器，調度G到M上，其維護了一個隊列，存儲了所有需要它來調度的G。

Goroutine 調度器P和 OS 調度器是通過 M 結合起來的，每個 M 都代表了 1 個內核線程，OS 調度器負責把內核線程分配到 CPU 的核上執(zhí)行

模型圖：

避免頻繁的創(chuàng)建、銷毀線程，而是對線程的復用。

1）work stealing機制

當本線程無可運行的G時，嘗試從其他線程綁定的P偷取G，而不是銷毀線程。

2）hand off機制

當本線程M0因為G0進行系統(tǒng)調用阻塞時，線程釋放綁定的P，把P轉移給其他空閑的線程執(zhí)行。進而某個空閑的M1獲取P，繼續(xù)執(zhí)行P隊列中剩下的G。而M0由于陷入系統(tǒng)調用而進被阻塞，M1接替M0的工作，只要P不空閑，就可以保證充分利用CPU。M1的來源有可能是M的緩存池，也可能是新建的。當G0系統(tǒng)調用結束后，根據(jù)M0是否能獲取到P，將會將G0做不同的處理：

如果有空閑的P，則獲取一個P，繼續(xù)執(zhí)行G0。

如果沒有空閑的P，則將G0放入全局隊列，等待被其他的P調度。然后M0將進入緩存池睡眠。

如下圖

GOMAXPROCS設置P的數(shù)量，最多有GOMAXPROCS個線程分布在多個CPU上同時運行

在Go中一個goroutine最多占用CPU 10ms，防止其他goroutine被餓死。

具體可以去看另一篇文章

【Golang詳解】go語言調度機制 搶占式調度

當創(chuàng)建一個新的G之后優(yōu)先加入本地隊列，如果本地隊列滿了，會將本地隊列的G移動到全局隊列里面，當M執(zhí)行work stealing從其他P偷不到G時，它可以從全局G隊列獲取G。

協(xié)程經歷過程

我們創(chuàng)建一個協(xié)程 go func()經歷過程如下圖：

說明：

這里有兩個存儲G的隊列，一個是局部調度器P的本地隊列、一個是全局G隊列。新創(chuàng)建的G會先保存在P的本地隊列中，如果P的本地隊列已經滿了就會保存在全局的隊列中；處理器本地隊列是一個使用數(shù)組構成的環(huán)形鏈表，它最多可以存儲 256 個待執(zhí)行任務。

G只能運行在M中，一個M必須持有一個P，M與P是1：1的關系。M會從P的本地隊列彈出一個可執(zhí)行狀態(tài)的G來執(zhí)行，如果P的本地隊列為空，就會想其他的MP組合偷取一個可執(zhí)行的G來執(zhí)行；

一個M調度G執(zhí)行的過程是一個循環(huán)機制；會一直從本地隊列或全局隊列中獲取G

上面說到P的個數(shù)默認等于CPU核數(shù)，每個M必須持有一個P才可以執(zhí)行G，一般情況下M的個數(shù)會略大于P的個數(shù)，這多出來的M將會在G產生系統(tǒng)調用時發(fā)揮作用。類似線程池，Go也提供一個M的池子，需要時從池子中獲取，用完放回池子，不夠用時就再創(chuàng)建一個。

work-stealing調度算法：當M執(zhí)行完了當前P的本地隊列隊列里的所有G后，P也不會就這么在那躺尸啥都不干，它會先嘗試從全局隊列隊列尋找G來執(zhí)行，如果全局隊列為空，它會隨機挑選另外一個P，從它的隊列里中拿走一半的G到自己的隊列中執(zhí)行。

如果一切正常，調度器會以上述的那種方式順暢地運行，但這個世界沒這么美好，總有意外發(fā)生，以下分析goroutine在兩種例外情況下的行為。

Go runtime會在下面的goroutine被阻塞的情況下運行另外一個goroutine：

用戶態(tài)阻塞/喚醒

當goroutine因為channel操作或者network I/O而阻塞時（實際上golang已經用netpoller實現(xiàn)了goroutine網(wǎng)絡I/O阻塞不會導致M被阻塞，僅阻塞G，這里僅僅是舉個栗子），對應的G會被放置到某個wait隊列(如channel的waitq)，該G的狀態(tài)由_Gruning變?yōu)開Gwaitting，而M會跳過該G嘗試獲取并執(zhí)行下一個G，如果此時沒有可運行的G供M運行，那么M將解綁P，并進入sleep狀態(tài)；當阻塞的G被另一端的G2喚醒時（比如channel的可讀/寫通知），G被標記為，嘗試加入G2所在P的runnext（runnext是線程下一個需要執(zhí)行的 Goroutine。）， 然后再是P的本地隊列和全局隊列。

系統(tǒng)調用阻塞

當M執(zhí)行某一個G時候如果發(fā)生了阻塞操作，M會阻塞，如果當前有一些G在執(zhí)行，調度器會把這個線程M從P中摘除，然后再創(chuàng)建一個新的操作系統(tǒng)的線程(如果有空閑的線程可用就復用空閑線程)來服務于這個P。當M系統(tǒng)調用結束時候，這個G會嘗試獲取一個空閑的P執(zhí)行，并放入到這個P的本地隊列。如果獲取不到P，那么這個線程M變成休眠狀態(tài)， 加入到空閑線程中，然后這個G會被放入全局隊列中。

隊列輪轉

可見每個P維護著一個包含G的隊列，不考慮G進入系統(tǒng)調用或IO操作的情況下，P周期性的將G調度到M中執(zhí)行，執(zhí)行一小段時間，將上下文保存下來，然后將G放到隊列尾部，然后從隊列中重新取出一個G進行調度。

除了每個P維護的G隊列以外，還有一個全局的隊列，每個P會周期性地查看全局隊列中是否有G待運行并將其調度到M中執(zhí)行，全局隊列中G的來源，主要有從系統(tǒng)調用中恢復的G。之所以P會周期性地查看全局隊列，也是為了防止全局隊列中的G被餓死。

除了每個P維護的G隊列以外，還有一個全局的隊列，每個P會周期性地查看全局隊列中是否有G待運行并將其調度到M中執(zhí)行，全局隊列中G的來源，主要有從系統(tǒng)調用中恢復的G。之所以P會周期性地查看全局隊列，也是為了防止全局隊列中的G被餓死。

M0

M0是啟動程序后的編號為0的主線程，這個M對應的實例會在全局變量rutime.m0中，不需要在heap上分配，M0負責執(zhí)行初始化操作和啟動第一個G，在之后M0就和其他的M一樣了

G0

G0是每次啟動一個M都會第一個創(chuàng)建的goroutine，G0僅用于負責調度G，G0不指向任何可執(zhí)行的函數(shù)，每個M都會有一個自己的G0，在調度或系統(tǒng)調用時會使用G0的棧空間，全局變量的G0是M0的G0

一個G由于調度被中斷，此后如何恢復？

中斷的時候將寄存器里的棧信息，保存到自己的G對象里面。當再次輪到自己執(zhí)行時，將自己保存的棧信息復制到寄存器里面，這樣就接著上次之后運行了。

我這里只是根據(jù)自己的理解進行了簡單的介紹，想要詳細了解有關GMP的底層原理可以去看Go調度器 G-P-M 模型的設計者的文檔或直接看源碼

參考： ()

()

為什么go語言適合開發(fā)網(wǎng)游服務器端

前段時間在golang-China讀到這個貼：

個人覺得golang十分適合進行網(wǎng)游服務器端開發(fā)，寫下這篇文章總結一下。

從網(wǎng)游的角度看：

要成功的運營一款網(wǎng)游，很大程度上依賴于玩家自發(fā)形成的社區(qū)。只有玩家自發(fā)形成一個穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)，游戲才能持續(xù)下去，避免鬼城的出現(xiàn)。而這就需要多次大量導入用戶，在同時在線用戶量達到某個臨界點的時候，才有可能完成。因此，多人同時在線十分有必要。

再來看網(wǎng)游的常見玩法，除了排行榜這類統(tǒng)計和數(shù)據(jù)匯總的功能外，基本沒有需要大量CPU時間的應用。以前的項目里，即時戰(zhàn)斗產生的各種傷害計算對CPU的消耗也不大。玩家要完成一次操作，需要通過客戶端-服務器端-客戶端這樣一個來回，為了獲得高響應速度，滿足玩家體驗，服務器端的處理也不能占用太多時間。所以，每次請求對應的CPU占用是比較小的。

網(wǎng)游的IO主要分兩個方面，一個是網(wǎng)絡IO，一個是磁盤IO。網(wǎng)絡IO方面，可以分成美術資源的IO和游戲邏輯指令的IO，這里主要分析游戲邏輯的IO。游戲邏輯的IO跟CPU占用的情況相似，每次請求的字節(jié)數(shù)很小，但由于多人同時在線，因此并發(fā)數(shù)相當高。另外，地圖信息的廣播也會帶來比較頻繁的網(wǎng)絡通信。磁盤IO方面，主要是游戲數(shù)據(jù)的保存。采用不同的數(shù)據(jù)庫，會有比較大的區(qū)別。以前的項目里，就經歷了從MySQL轉向MongoDB這種內存數(shù)據(jù)庫的過程，磁盤IO不再是瓶頸。總體來說，還是用內存做一級緩沖，避免大量小數(shù)據(jù)塊讀寫的方案。

針對網(wǎng)游的這些特點，golang的語言特性十分適合開發(fā)游戲服務器端。

首先，go語言提供goroutine機制作為原生的并發(fā)機制。每個goroutine所需的內存很少，實際應用中可以啟動大量的goroutine對并發(fā)連接進行響應。goroutine與gevent中的greenlet很相像，遇到IO阻塞的時候，調度器就會自動切換到另一個goroutine執(zhí)行，保證CPU不會因為IO而發(fā)生等待。而goroutine與gevent相比，沒有了python底層的GIL限制，就不需要利用多進程來榨取多核機器的性能了。通過設置最大線程數(shù)，可以控制go所啟動的線程，每個線程執(zhí)行一個goroutine，讓CPU滿負載運行。

同時，go語言為goroutine提供了獨到的通信機制channel。channel發(fā)生讀寫的時候，也會掛起當前操作channel的goroutine，是一種同步阻塞通信。這樣既達到了通信的目的，又實現(xiàn)同步，用CSP模型的觀點看，并發(fā)模型就是通過一組進程和進程間的事件觸發(fā)解決任務的。雖然說，主流的編程語言之間，只要是圖靈完備的，他們就都能實現(xiàn)相同的功能。但go語言提供的這種協(xié)程間通信機制，十分優(yōu)雅地揭示了協(xié)程通信的本質，避免了以往鎖的顯式使用帶給程序員的心理負擔，確是一大優(yōu)勢。進行網(wǎng)游開發(fā)的程序員，可以將游戲邏輯按照單線程阻塞式的寫，不需要額外考慮線程調度的問題，以及線程間數(shù)據(jù)依賴的問題。因為，線程間的channel通信，已經表達了線程間的數(shù)據(jù)依賴關系了，而go的調度器會給予妥善的處理。

另外，go語言提供的gc機制，以及對指針的保護式使用，可以大大減輕程序員的開發(fā)壓力，提高開發(fā)效率。

展望未來，我期待go語言社區(qū)能夠提供更多的goroutine間的隔離機制。個人十分推崇erlang社區(qū)的脆崩哲學，推動應用發(fā)生預期外行為時，盡早崩潰，再fork出新進程處理新的請求。對于協(xié)程機制，需要由程序員保證執(zhí)行的函數(shù)不會發(fā)生死循環(huán)，導致線程卡死。如果能夠定制goroutine所執(zhí)行函數(shù)的最大CPU執(zhí)行時間，及所能使用的最大內存空間，對于提升系統(tǒng)的魯棒性，大有裨益。

Go語言的特點

類型 在變量名后邊

也可不顯式聲明類型, 類型推斷, 但是是靜態(tài)語言, name一開始放字符串就不能再賦值數(shù)字

方法,屬性 分開 方法名首字母大寫就是就是外部可調的

面向對象設計的一個重要原則：“優(yōu)先使用組合而不是繼承”

Dog 也是Animal , 要復用Animal 的屬性和方法,

只需要在結構體 type 里面寫 Animal

入口也是main, 用用試試

多態(tài), 有這個方法就是這個接口的實現(xiàn), 具體的類 不需要知道自己實現(xiàn)了什么接口,

使用: 在一個函數(shù)調用之前加上關鍵字go 就啟動了一個goroutine

創(chuàng)建一個goroutine,它會被加入到一個全局的運行隊列當中，

調度器 會把他們分配給某個 邏輯處理器 的隊列，

一個邏輯處理器 綁定到一個 操作系統(tǒng)線程 ，在上面運行goroutine，

如果goroutine需要讀寫文件, 阻塞 ,就脫離邏輯處理器 直接 goroutine - 系統(tǒng)線程 綁定

編譯成同名.exe 來執(zhí)行, 不通過虛擬機, 直接是機器碼, 和C 一樣, 所以非常快

但是也有自動垃圾回收,每個exe文件當中已經包含了一個類似于虛擬機的runtime,進行goroutine的調度

默認是靜態(tài)鏈接的，那個exe會把運行時所需要的所有東西都加進去，這樣就可以把exe復制到任何地方去運行了, 因此 生成的 .exe 文件非常大

ubuntu下怎么配置go語言開發(fā)環(huán)境

具體步驟：

1、去官網(wǎng)下載go1.1.2的tarball,一般下載到tem目錄

2、打開終端cd /usr/local, tar -zxvf go1.1.2.linux-386.tar.gz

將源碼文件解壓縮到/usr/local目錄，如果解壓到其他目錄，需要自己設置GOROOT

3、安裝gcc工具,因為golang有些功能是使用c寫

sudo apt-get install bison gawk gcc libc6-dev make

4、$ cd go/src，$ ./all.bash

運行bash腳本，如果運行正常會獲得你的操作系統(tǒng)和cpu信息，自動編譯安裝

5、將export PATH=$PATH:/usr/local/go/bin 寫入$HOME/.profile

最后進行測試輸入go version 會顯示go1.1.2 linux/386

go語言可以做什么

1、服務器編程：以前你如果使用C或者C++做的那些事情，用Go來做很合適，例如處理日志、數(shù)據(jù)打包、虛擬機處理、文件系統(tǒng)等。

2、分布式系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫代理器、中間件：例如Etcd。

3、網(wǎng)絡編程：這一塊目前應用最廣，包括Web應用、API應用、下載應用，而且Go內置的net/http包基本上把我們平常用到的網(wǎng)絡功能都實現(xiàn)了。

4、開發(fā)云平臺：目前國外很多云平臺在采用Go開發(fā)，我們所熟知的七牛云、華為云等等都有使用Go進行開發(fā)并且開源的成型的產品。

5、區(qū)塊鏈：目前有一種說法，技術從業(yè)人員把Go語言稱作為區(qū)塊鏈行業(yè)的開發(fā)語言。如果大家學習區(qū)塊鏈技術的話，就會發(fā)現(xiàn)現(xiàn)在有很多很多的區(qū)塊鏈的系統(tǒng)和應用都是采用Go進行開發(fā)的，比如ehtereum是目前知名度最大的公鏈，再比如fabric是目前最知名的聯(lián)盟鏈，兩者都有go語言的版本，且go-ehtereum還是以太坊官方推薦的版本。

自1.0版發(fā)布以來，go語言引起了眾多開發(fā)者的關注，并得到了廣泛的應用。go語言簡單、高效、并發(fā)的特點吸引了許多傳統(tǒng)的語言開發(fā)人員，其數(shù)量也在不斷增加。

使用 Go 語言開發(fā)的開源項目非常多。早期的 Go 語言開源項目只是通過 Go 語言與傳統(tǒng)項目進行C語言庫綁定實現(xiàn)，例如 Qt、Sqlite 等。

后期的很多項目都使用 Go 語言進行重新原生實現(xiàn)，這個過程相對于其他語言要簡單一些，這也促成了大量使用 Go 語言原生開發(fā)項目的出現(xiàn)。

go語言實現(xiàn)一個簡單的簡單網(wǎng)關

網(wǎng)關=反向代理+負載均衡+各種策略，技術實現(xiàn)也有多種多樣，有基于 nginx 使用 lua 的實現(xiàn)，比如 openresty、kong；也有基于 zuul 的通用網(wǎng)關；還有就是 golang 的網(wǎng)關，比如 tyk。

這篇文章主要是講如何基于 golang 實現(xiàn)一個簡單的網(wǎng)關。

轉自： troy.wang/docs/golang/posts/golang-gateway/

整理：go語言鐘文文檔:

啟動兩個后端 web 服務（代碼）

這里使用命令行工具進行測試

具體代碼

直接使用基礎庫 httputil 提供的NewSingleHostReverseProxy即可，返回的reverseProxy對象實現(xiàn)了serveHttp方法，因此可以直接作為 handler。

具體代碼

director中定義回調函數(shù)，入?yún)?http.Request，決定如何構造向后端的請求，比如 host 是否向后傳遞，是否進行 url 重寫，對于 header 的處理，后端 target 的選擇等，都可以在這里完成。

director在這里具體做了：

modifyResponse中定義回調函數(shù)，入?yún)?http.Response，用于修改響應的信息，比如響應的 Body，響應的 Header 等信息。

最終依舊是返回一個ReverseProxy，然后將這個對象作為 handler 傳入即可。

參考 2.2 中的NewSingleHostReverseProxy，只需要實現(xiàn)一個類似的、支持多 targets 的方法即可，具體實現(xiàn)見后面。

作為一個網(wǎng)關服務，在上面 2.3 的基礎上，需要支持必要的負載均衡策略，比如：

隨便 random 一個整數(shù)作為索引，然后取對應的地址即可，實現(xiàn)比較簡單。

具體代碼

使用curIndex進行累加計數(shù)，一旦超過 rss 數(shù)組的長度，則重置。

具體代碼

輪詢帶權重，如果使用計數(shù)遞減的方式，如果權重是5,1,1那么后端 rs 依次為a,a,a,a,a,b,c,a,a,a,a…，其中 a 后端會瞬間壓力過大；參考 nginx 內部的加權輪詢，或者應該稱之為平滑加權輪詢，思路是：

后端真實節(jié)點包含三個權重：

操作步驟：

具體代碼

一致性 hash 算法，主要是用于分布式 cache 熱點/命中問題；這里用于基于某 key 的 hash 值，路由到固定后端，但是只能是基本滿足流量綁定，一旦后端目標節(jié)點故障，會自動平移到環(huán)上最近的那么個節(jié)點。

實現(xiàn)：

具體代碼

每一種不同的負載均衡算法，只需要實現(xiàn)添加以及獲取的接口即可。

然后使用工廠方法，根據(jù)傳入的參數(shù)，決定使用哪種負載均衡策略。

具體代碼

作為網(wǎng)關，中間件必不可少，這類包括請求響應的模式，一般稱作洋蔥模式，每一層都是中間件，一層層進去，然后一層層出來。

中間件的實現(xiàn)一般有兩種，一種是使用數(shù)組，然后配合 index 計數(shù)；一種是鏈式調用。

具體代碼

網(wǎng)站名稱：go語言綁定cpu,go語言如何
當前網(wǎng)址：http://chinadenli.net/article33/dseccss.html

成都網(wǎng)站建設公司_創(chuàng)新互聯(lián)，為您提供虛擬主機、關鍵詞優(yōu)化、域名注冊、電子商務、小程序開發(fā)、響應式網(wǎng)站

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