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【golang詳解】go語(yǔ)言GMP(GPM)原理和調(diào)度
Goroutine調(diào)度是一個(gè)很復(fù)雜的機(jī)制，下面嘗試用簡(jiǎn)單的語(yǔ)言描述一下Goroutine調(diào)度機(jī)制，想要對(duì)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(gè)go關(guān)鍵字都會(huì)創(chuàng)建一個(gè)協(xié)程。
M ---------- thread內(nèi)核級(jí)線程，所有的G都要放在M上才能運(yùn)行。
P ----------- processor處理器，調(diào)度G到M上，其維護(hù)了一個(gè)隊(duì)列，存儲(chǔ)了所有需要它來(lái)調(diào)度的G。
Goroutine 調(diào)度器P和 OS 調(diào)度器是通過(guò) M 結(jié)合起來(lái)的，每個(gè) M 都代表了 1 個(gè)內(nèi)核線程，OS 調(diào)度器負(fù)責(zé)把內(nèi)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(duì)線程的復(fù)用。
1）work stealing機(jī)制
當(dāng)本線程無(wú)可運(yùn)行的G時(shí)，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(jī)制
當(dāng)本線程M0因?yàn)镚0進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)用阻塞時(shí)，線程釋放綁定的P，把P轉(zhuǎn)移給其他空閑的線程執(zhí)行。進(jìn)而某個(gè)空閑的M1獲取P，繼續(xù)執(zhí)行P隊(duì)列中剩下的G。而M0由于陷入系統(tǒng)調(diào)用而進(jìn)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(lái)源有可能是M的緩存池，也可能是新建的。當(dāng)G0系統(tǒng)調(diào)用結(jié)束后，根據(jù)M0是否能獲取到P，將會(huì)將G0做不同的處理：
如果有空閑的P，則獲取一個(gè)P，繼續(xù)執(zhí)行G0。
如果沒(méi)有空閑的P，則將G0放入全局隊(duì)列，等待被其他的P調(diào)度。然后M0將進(jìn)入緩存池睡眠。
如下圖
GOMAXPROCS設(shè)置P的數(shù)量，最多有GOMAXPROCS個(gè)線程分布在多個(gè)CPU上同時(shí)運(yùn)行
在Go中一個(gè)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(yǔ)言調(diào)度機(jī)制 搶占式調(diào)度
當(dāng)創(chuàng)建一個(gè)新的G之后優(yōu)先加入本地隊(duì)列，如果本地隊(duì)列滿了，會(huì)將本地隊(duì)列的G移動(dòng)到全局隊(duì)列里面，當(dāng)M執(zhí)行work stealing從其他P偷不到G時(shí)，它可以從全局G隊(duì)列獲取G。
協(xié)程經(jīng)歷過(guò)程
我們創(chuàng)建一個(gè)協(xié)程 go func()經(jīng)歷過(guò)程如下圖：
說(shuō)明：
這里有兩個(gè)存儲(chǔ)G的隊(duì)列，一個(gè)是局部調(diào)度器P的本地隊(duì)列、一個(gè)是全局G隊(duì)列。新創(chuàng)建的G會(huì)先保存在P的本地隊(duì)列中，如果P的本地隊(duì)列已經(jīng)滿了就會(huì)保存在全局的隊(duì)列中；處理器本地隊(duì)列是一個(gè)使用數(shù)組構(gòu)成的環(huán)形鏈表，它最多可以存儲(chǔ) 256 個(gè)待執(zhí)行任務(wù)。
G只能運(yùn)行在M中，一個(gè)M必須持有一個(gè)P，M與P是1：1的關(guān)系。M會(huì)從P的本地隊(duì)列彈出一個(gè)可執(zhí)行狀態(tài)的G來(lái)執(zhí)行，如果P的本地隊(duì)列為空，就會(huì)想其他的MP組合偷取一個(gè)可執(zhí)行的G來(lái)執(zhí)行；
一個(gè)M調(diào)度G執(zhí)行的過(guò)程是一個(gè)循環(huán)機(jī)制；會(huì)一直從本地隊(duì)列或全局隊(duì)列中獲取G
上面說(shuō)到P的個(gè)數(shù)默認(rèn)等于CPU核數(shù)，每個(gè)M必須持有一個(gè)P才可以執(zhí)行G，一般情況下M的個(gè)數(shù)會(huì)略大于P的個(gè)數(shù)，這多出來(lái)的M將會(huì)在G產(chǎn)生系統(tǒng)調(diào)用時(shí)發(fā)揮作用。類似線程池，Go也提供一個(gè)M的池子，需要時(shí)從池子中獲取，用完放回池子，不夠用時(shí)就再創(chuàng)建一個(gè)。
work-stealing調(diào)度算法：當(dāng)M執(zhí)行完了當(dāng)前P的本地隊(duì)列隊(duì)列里的所有G后，P也不會(huì)就這么在那躺尸啥都不干，它會(huì)先嘗試從全局隊(duì)列隊(duì)列尋找G來(lái)執(zhí)行，如果全局隊(duì)列為空，它會(huì)隨機(jī)挑選另外一個(gè)P，從它的隊(duì)列里中拿走一半的G到自己的隊(duì)列中執(zhí)行。
如果一切正常，調(diào)度器會(huì)以上述的那種方式順暢地運(yùn)行，但這個(gè)世界沒(méi)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(huì)在下面的goroutine被阻塞的情況下運(yùn)行另外一個(gè)goroutine：
用戶態(tài)阻塞/喚醒
當(dāng)goroutine因?yàn)閏hannel操作或者network I/O而阻塞時(shí)（實(shí)際上golang已經(jīng)用netpoller實(shí)現(xiàn)了goroutine網(wǎng)絡(luò)I/O阻塞不會(huì)導(dǎo)致M被阻塞，僅阻塞G，這里僅僅是舉個(gè)栗子），對(duì)應(yīng)的G會(huì)被放置到某個(gè)wait隊(duì)列(如channel的waitq)，該G的狀態(tài)由_Gruning變?yōu)開Gwaitting，而M會(huì)跳過(guò)該G嘗試獲取并執(zhí)行下一個(gè)G，如果此時(shí)沒(méi)有可運(yùn)行的G供M運(yùn)行，那么M將解綁P，并進(jìn)入sleep狀態(tài)；當(dāng)阻塞的G被另一端的G2喚醒時(shí)（比如channel的可讀/寫通知），G被標(biāo)記為，嘗試加入G2所在P的runnext（runnext是線程下一個(gè)需要執(zhí)行的 Goroutine。）， 然后再是P的本地隊(duì)列和全局隊(duì)列。
系統(tǒng)調(diào)用阻塞
當(dāng)M執(zhí)行某一個(gè)G時(shí)候如果發(fā)生了阻塞操作，M會(huì)阻塞，如果當(dāng)前有一些G在執(zhí)行，調(diào)度器會(huì)把這個(gè)線程M從P中摘除，然后再創(chuàng)建一個(gè)新的操作系統(tǒng)的線程(如果有空閑的線程可用就復(fù)用空閑線程)來(lái)服務(wù)于這個(gè)P。當(dāng)M系統(tǒng)調(diào)用結(jié)束時(shí)候，這個(gè)G會(huì)嘗試獲取一個(gè)空閑的P執(zhí)行，并放入到這個(gè)P的本地隊(duì)列。如果獲取不到P，那么這個(gè)線程M變成休眠狀態(tài)， 加入到空閑線程中，然后這個(gè)G會(huì)被放入全局隊(duì)列中。
隊(duì)列輪轉(zhuǎn)
可見每個(gè)P維護(hù)著一個(gè)包含G的隊(duì)列，不考慮G進(jìn)入系統(tǒng)調(diào)用或IO操作的情況下，P周期性的將G調(diào)度到M中執(zhí)行，執(zhí)行一小段時(shí)間，將上下文保存下來(lái)，然后將G放到隊(duì)列尾部，然后從隊(duì)列中重新取出一個(gè)G進(jìn)行調(diào)度。
除了每個(gè)P維護(hù)的G隊(duì)列以外，還有一個(gè)全局的隊(duì)列，每個(gè)P會(huì)周期性地查看全局隊(duì)列中是否有G待運(yùn)行并將其調(diào)度到M中執(zhí)行，全局隊(duì)列中G的來(lái)源，主要有從系統(tǒng)調(diào)用中恢復(fù)的G。之所以P會(huì)周期性地查看全局隊(duì)列，也是為了防止全局隊(duì)列中的G被餓死。
除了每個(gè)P維護(hù)的G隊(duì)列以外，還有一個(gè)全局的隊(duì)列，每個(gè)P會(huì)周期性地查看全局隊(duì)列中是否有G待運(yùn)行并將其調(diào)度到M中執(zhí)行，全局隊(duì)列中G的來(lái)源，主要有從系統(tǒng)調(diào)用中恢復(fù)的G。之所以P會(huì)周期性地查看全局隊(duì)列，也是為了防止全局隊(duì)列中的G被餓死。
M0
M0是啟動(dòng)程序后的編號(hào)為0的主線程，這個(gè)M對(duì)應(yīng)的實(shí)例會(huì)在全局變量rutime.m0中，不需要在heap上分配，M0負(fù)責(zé)執(zhí)行初始化操作和啟動(dòng)第一個(gè)G，在之后M0就和其他的M一樣了
G0
G0是每次啟動(dòng)一個(gè)M都會(huì)第一個(gè)創(chuàng)建的goroutine，G0僅用于負(fù)責(zé)調(diào)度G，G0不指向任何可執(zhí)行的函數(shù)，每個(gè)M都會(huì)有一個(gè)自己的G0，在調(diào)度或系統(tǒng)調(diào)用時(shí)會(huì)使用G0的棧空間，全局變量的G0是M0的G0
一個(gè)G由于調(diào)度被中斷，此后如何恢復(fù)？
中斷的時(shí)候?qū)⒓拇嫫骼锏臈Ｐ畔ⅲ４娴阶约旱腉對(duì)象里面。當(dāng)再次輪到自己執(zhí)行時(shí)，將自己保存的棧信息復(fù)制到寄存器里面，這樣就接著上次之后運(yùn)行了。
我這里只是根據(jù)自己的理解進(jìn)行了簡(jiǎn)單的介紹，想要詳細(xì)了解有關(guān)GMP的底層原理可以去看Go調(diào)度器 G-P-M 模型的設(shè)計(jì)者的文檔或直接看源碼
參考： ()
()
怎么用C語(yǔ)言初始化一個(gè)鏈表啊~
所謂初始化鏈表就是把鏈表的數(shù)據(jù)置空，也就是所有的數(shù)據(jù)，指針都為null
舉個(gè)單鏈表的例子
該算法的結(jié)果將單鏈表head置為空表，只需要將頭節(jié)點(diǎn)的指針置為null即可。算法實(shí)現(xiàn)如下
void
setnull(struct
Lnode
*head)
{
head-next=NULL;
}
雙鏈表和循環(huán)鏈表依次類推·
go語(yǔ)言循環(huán)隊(duì)列的實(shí)現(xiàn)
隊(duì)列的概念在 順序隊(duì)列 中，而使用循環(huán)隊(duì)列的目的主要是規(guī)避假溢出造成的空間浪費(fèi)，在使用循環(huán)隊(duì)列處理假溢出時(shí)，主要有三種解決方案
本文提供后兩種解決方案。
順序隊(duì)和循環(huán)隊(duì)列是一種特殊的線性表，與順序棧類似，都是使用一組地址連續(xù)的存儲(chǔ)單元依次存放自隊(duì)頭到隊(duì)尾的數(shù)據(jù)元素，同時(shí)附設(shè)隊(duì)頭(front)和隊(duì)尾(rear)兩個(gè)指針，但我們要明白一點(diǎn)，這個(gè)指針并不是指針變量，而是用來(lái)表示數(shù)組當(dāng)中元素下標(biāo)的位置。
本文使用切片來(lái)完成的循環(huán)隊(duì)列，由于一開始使用三個(gè)參數(shù)的make關(guān)鍵字創(chuàng)建切片，在輸出的結(jié)果中不包含nil值(看起來(lái)很舒服)，而且在驗(yàn)證的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)使用append()函數(shù)時(shí)切片內(nèi)置的cap會(huì)發(fā)生變化，在消除了種種障礙后得到了一個(gè)四不像的循環(huán)隊(duì)列，即設(shè)置的指針是順序隊(duì)列的指針，但實(shí)際上進(jìn)行的操作是順序隊(duì)列的操作。最后是對(duì)make()函數(shù)和append()函數(shù)的一些使用體驗(yàn)和小結(jié)，隊(duì)列的應(yīng)用放在鏈隊(duì)好了。
官方描述(片段)
即切片是一個(gè)抽象層，底層是對(duì)數(shù)組的引用。
當(dāng)我們使用
構(gòu)建出來(lái)的切片的每個(gè)位置的值都被賦為interface類型的初始值nil，但是nil值也是有大小的。
而使用
來(lái)進(jìn)行初始化時(shí)，雖然生成的切片中不包含nil值，但是無(wú)法通過(guò)設(shè)置的指針變量來(lái)完成入隊(duì)和出隊(duì)的操作，只能使用append()函數(shù)來(lái)進(jìn)行操作
在go語(yǔ)言中，切片是一片連續(xù)的內(nèi)存空間加上長(zhǎng)度與容量的標(biāo)識(shí)，比數(shù)組更為常用。使用 append 關(guān)鍵字向切片中追加元素也是常見的切片操作
正是基于此，在使用go語(yǔ)言完成循環(huán)隊(duì)列時(shí)，首先想到的就是使用make(type, len, cap)關(guān)鍵字方式完成切片初始化，然后使用append()函數(shù)來(lái)操作該切片，但這一方式出現(xiàn)了很多問(wèn)題。在使用append()函數(shù)時(shí)，切片的cap可能會(huì)發(fā)生變化，用不好就會(huì)發(fā)生擴(kuò)容或收縮。最終造成的結(jié)果是一個(gè)四不像的結(jié)果，入隊(duì)和出隊(duì)操作變得與指針變量無(wú)關(guān)，失去了作為循環(huán)隊(duì)列的意義，用在順序隊(duì)列還算合適。
參考博客：
Go語(yǔ)言中的Nil
Golang之nil
Go 語(yǔ)言設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
鏈表初始化的問(wèn)題，指針問(wèn)題。
最近學(xué)習(xí)鏈表?xiàng)ｊ?duì)列時(shí)候，發(fā)現(xiàn)邏輯上來(lái)說(shuō)這幾個(gè)問(wèn)題是很容易就搞明白的，但是具體實(shí)現(xiàn)尤其是用C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)，這個(gè)指針參數(shù)的傳入，有很大的問(wèn)題，還牽扯到malloc函數(shù)的調(diào)用的用法，我來(lái)一一總結(jié)一下。
關(guān)于棧鏈初始化，我們一般來(lái)說(shuō)用以下方法。
typedef struct SNode *Stack;
typedef struct SNode{
ElementType Data;
Stack Next;
};
Stack InitStack(){
Stack S = (Stack)malloc(sizeof(struct SNode));
S-Next=NULL;
return S;
}
我們先定義了一個(gè)SNode的結(jié)構(gòu)體，是節(jié)點(diǎn)，然后我們定義了Stack 是一個(gè)指針變量指向了SNode,實(shí)際上它就是鏈表的最開始的頭指針，然后我們進(jìn)行初始化，定義頭節(jié)點(diǎn)指針為S，這時(shí)候我們注意，Stack是一個(gè)指針型變量，指向的是結(jié)構(gòu)體，因此，malloc分配函數(shù)直接進(jìn)行強(qiáng)制轉(zhuǎn)化 左邊括號(hào)就是Stack, 轉(zhuǎn)化成了一種指針類型，我們順便復(fù)習(xí)一下malloc的用法，malloc函數(shù)分配就是動(dòng)態(tài)的分配內(nèi)存，右邊括號(hào)是計(jì)算出需要用的字節(jié)數(shù)，也即是我們申請(qǐng)存放變量的類型字節(jié)數(shù)，前面的括號(hào)里的即是要轉(zhuǎn)化成的指針類型，是屬于一種強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)化。最后我們定義S的下一個(gè)節(jié)點(diǎn)是空，這樣就可以完成初始化了形成一個(gè)空棧。
值得一提的是，malloc申請(qǐng)分配完的內(nèi)存在使用完畢后需要free，將其釋放。
再例如以下初始化。
typedef struct Node
{ ? ?
StackElementType data;
struct node *next;
} LinkStackNode;
typedef LinkStackNode *LinkStack;
void initStack(LinkStack *L)
{ ? ?
*L=(LinkStack)malloc(sizeof(Node))
? (*L)-next=NULL; ?
}
這種初始化和上面那種初始化實(shí)際上是一樣的，雖然看起來(lái)有較大差異，同樣的，我們定義了一個(gè)Node節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)體，然后LinkStack是一個(gè)指向結(jié)構(gòu)體的指針，我們初始化的參數(shù)是一個(gè)指向指針的指針L，因此在初始化過(guò)程中我們用的是*L，這里的*L是指向頭節(jié)點(diǎn)的指針變量也即使前一種方法里面的Stack。
我們一定要分清楚，前者是不用二重指針的，因?yàn)樗辛朔祷刂担笳咝枰枚刂羔槪蚓驮谟谖覀冃枰淖円恢刂羔樀南乱粋€(gè)節(jié)點(diǎn)，也就是改變一重指針的內(nèi)容，因此我們需要用到指向該一重指針的指針，也就是二重指針，聽起來(lái)很難理解，但是實(shí)際上我們可以把一重指針想象成一個(gè)普通變量，我們要在函數(shù)里修改該變量并且將其返回主函數(shù)，要么是有返回值，要不然就是傳入該變量的地址，通過(guò)該地址來(lái)改變，也即使傳入該變量的指針，這么說(shuō)想必大家就明白了這兩種方法的區(qū)別。鏈表初始化的問(wèn)題也就搞明白了，鏈表初始化的目的就是我們要新建一個(gè)頭指針，讓其指向?yàn)榭铡?/p>
本文名稱：go語(yǔ)言初始化循環(huán)鏈表,go語(yǔ)言循環(huán)語(yǔ)句
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