GMP

目录

• GMP
  • 含义
  • 模型
• 状态汇总
  • G状态
  • P的状态
  • M的状态
• 调度场景
• 总结

GMP

含义

Goroutine的并发编程模型基于GMP模型，简要解释一下GMP的含义：

G:表示goroutine，每个goroutine都有自己的栈空间，定时器，初始化的栈空间在2k左右，空间会随着需求增长。

M:抽象化代表内核工作线程，记录内核线程栈信息，当goroutine调度到线程时，使用该goroutine自己的栈信息。

P:代表调度器，负责调度goroutine到M，维护一个本地goroutine队列，M从P上获得goroutine并执行，同时还负责部分内存的管理。

模型

从大体看一下GMP模型。

M代表一个工作线程，在M上有一个P和G绑定，P是绑定到M上的，G是通过P的调度获取的，在某一时刻，一个M上只有一个G（g0除外）。在P上拥有一个G队列，里面是已经就绪的G，是可以被调度到线程栈上执行的协程，称为运行队列。

接下来看一下程序中GMP的分布。

​ 每个进程都有一个全局的G队列，也拥有P的本地执行队列，同时也有不在运行队列中的G。如正处于channel的阻塞状态的G，还有脱离P绑定在M的(系统调用)G，还有执行结束后进入P的gFree列表中的G等等，接下来列举一下常见的几种状态。

状态汇总

G状态

G的主要几种状态：

本文基于Go1.13，具体代码见（<GOROOT>/src/runtime/runtime2.go）

_Gidle：刚刚被分配并且还没有被初始化，值为0，为创建goroutine后的默认值

_Grunnable： 没有执行代码，没有栈的所有权，存储在运行队列中，可能在某个P的本地队列或全局队列中(如上图)。

_Grunning： 正在执行代码的goroutine，拥有栈的所有权(如上图)。

_Gsyscall：正在执行系统调用，拥有栈的所有权，与P脱离，但是与某个M绑定，会在调用结束后被分配到运行队列(如上图)。

_Gwaiting：被阻塞的goroutine，阻塞在某个channel的发送或者接收队列(如上图)。

_Gdead： 当前goroutine未被使用，没有执行代码，可能有分配的栈，分布在空闲列表gFree，可能是一个刚刚初始化的goroutine，也可能是执行了goexit退出的goroutine(如上图)。

_Gcopystac：栈正在被拷贝，没有执行代码，不在运行队列上，执行权在

_Gscan ： GC 正在扫描栈空间，没有执行代码，可以与其他状态同时存在

P的状态

_Pidle ：处理器没有运行用户代码或者调度器，被空闲队列或者改变其状态的结构持有，运行队列为空

_Prunning ：被线程 M 持有，并且正在执行用户代码或者调度器(如上图)

_Psyscall：没有执行用户代码，当前线程陷入系统调用(如上图)

_Pgcstop ：被线程 M 持有，当前处理器由于垃圾回收被停止

_Pdead ：当前处理器已经不被使用

M的状态

自旋线程(休眠状态)：处于运行状态但是没有可执行G的线程，数量最多为GOMAXPROC，若是数量大于GOMAXPROC就会进入休眠。

非自旋线程(非休眠状态)：处于运行状态有可执行goroutine的线程。

调度场景

Channel阻塞：当goroutine读写channel发生阻塞时候，会调用gopark函数，该G会脱离当前的M与P，调度器会执行schedule函数调度新的G到当前M。可参考上一篇文章channel探秘。

系统调用：当某个G由于系统调用陷入内核态时，该P就会脱离当前的M，此时P会更新自己的状态为Psyscall，M与G互相绑定，进行系统调用。结束以后若该P状态还是Psyscall，则直接关联该M和G，否则使用闲置的处理器处理该G。

系统监控：当某个G在P上运行的时间超过10ms时候，或者P处于Psyscall状态过长等情况就会调用retake函数，触发新的调度。

主动让出：由于是协作式调度，该G会主动让出当前的P，更新状态为Grunnable，该P会调度队列中的G运行。

总结

runtime 准备好 G, M, P, 然后 M 绑定 P, M 从各种队列中获取 G, 切换到 G 的执行栈上并执行 G 上的任务函数，调用 goexit 做清理工作并回到 M, 如此反复。