Go 语言实践 - Runtime_go语言runtime

Goroutine 原理

内存分配原理

GC 原理

Channel 原理

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Goroutine 原理

Goroutine

GMP 调度模型

Work-stealing 调度算法

Goroutine Lifecycle

Goroutine

“Goroutine 是一个与其他 goroutines 并行运行在同一地址空间的 Go 函数或方法。一个运行的程序由一个或更多个 goroutine 组成。它与线程、协程、进程等不同。它是一个 goroutine” —— Rob Pike Goroutines 在同一个用户地址空间里并行独立执行 functions，channels 则用于 goroutines 间的通信和同步访问控制。

 可执行程序可以分成两个层：用户代码和运行时，运行时提供接口函数供用户代码调用，用来管理goroutines,channels和其他一些内置抽象结构。用户代码对操作系统API的任何调用都会被运行时层截取，以方便调度和垃圾回收。

goroutine 和 thread 的区别？

内存占用，创建一个 goroutine 的栈内存消耗为 2 KB(Linux AMD64 Go v1.4后)，运行过程中，如果栈空间不够用，会自动进行扩容。 创建一个 thread 为了尽量避免极端情况下操作系统线程栈的溢出，默认会为其分配一个较大的栈内存( 1 - 8 MB 栈内存，线程标准 POSIX Thread)，而且还需要一个被称为 “guard page” 的区域用于和其他 thread 的栈空间进行隔离。而栈内存空间一旦创建和初始化完成之后其大小就不能再有变化，这决定了在某些特殊场景下系统线程栈还是有溢出的风险。

创建/销毁，线程创建和销毀都会有巨大的消耗，是内核级的交互(trap)。 POSIX 线程(定义了创建和操纵线程的一套 API)通常是在已有的进程模型中增加的逻辑扩展，所以线程控制和进程控制很相似。而进入内核调度所消耗的性能代价比较高，开销较大。goroutine 是用户态线程，是由 go runtime 管理，创建和销毁的消耗非常小。

调度切换     抛开陷入内核，线程切换会消耗 1000-1500 纳秒(上下文保存成本高，较多寄存器，公平性，复杂时间计算统计)，一个纳秒平均可以执行 12-18 条指令。     所以由于线程切换，执行指令的条数会减少 12000-18000。goroutine 的切换约为 200 ns(用户态、3个寄存器)，相当于 2400-3600 条指令。因此，goroutines 切换成本比 threads 要小得多。

复杂性     线程的创建和退出复杂，多个thread间通讯复杂(share memory)。     不能大量创建线程(参考早期的 httpd)，成本高，使用网络多路复用，存在大量callback(参考twemproxy、nginx 的代码)。对于应用服务线程门槛高，例如需要做第三方库隔离，需要考虑引入线程池等。

M:N 模型

Go 创建 M 个线程(CPU 执行调度的单元，内核的 task_struct)，之后创建的 N 个 goroutine 都会依附在这 M 个线程上执行，即 M:N 模型。它们能够同时运行，与线程类似，但相比之下非常轻量。因此，程序运行时，Goroutines 的个数应该是远大于线程的个数的（phread 是内核线程？）。

同一个时刻，一个线程只能跑一个 goroutine。当 goroutine 发生阻塞 (chan 阻塞、mutex、syscall 等等) 时，Go 会把当前的 goroutine 调度走，让其他 goroutine 来继续执行，而不是让线程阻塞休眠，尽可能多的分发任务出去，让 CPU 忙。

 常见优化：Goroutine 池化

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GMP 调度模型

 

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