go语言协程阻塞 go语言的协程

golang协程调度模式解密

golang学习笔记

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频繁创建线程会造成不必要的开销,所以才有了线程池。在线程池中预先保存一定数量的线程,新任务发布到任务队列,线程池中的线程不断地从任务队列中取出任务并执行,可以有效的减少创建和销毁带来的开销。

过多的线程会导致争抢cpu资源,且上下文的切换的开销变大。而工作在用户态的协程能大大减少上下文切换的开销。协程调度器把可运行的协程逐个调度到线程中执行,同时即时把阻塞的协程调度出协程,从而有效地避免了线程的频繁切换,达到了少量线程实现高并发的效果。

多个协程分享操作系统分给线程的时间片,从而达到充分利用CPU的目的,协程调度器决定了则决定了协程运行的顺序。每个线程同一时刻只能运行一个协程。

go调度模型包含三个实体:

每个处理器维护者一个协程G的队列,处理器依次将协程G调度到M中执行。

每个P会周期性地查看全局队列中是否有G待运行并将其调度到M中执行,全局队列中的G主要来自系统调用中恢复的G.

如果协程发起系统调用,则整个工作线程M被阻塞,协程队列中的其他协程都会阻塞。

一般情况下M的个数会略大于P个数,多出来的M将会在G产生系统调用时发挥作用。与线程池类似,Go也提供M池子。当协程G1发起系统掉用时,M1会释放P,由 M1-P-G1 G2 ... 转变成 M1-G1 , M2会接管P的其他协程 M2-P-G2 G3 G4... 。

冗余的M可能来源于缓存池,也可能是新建的。

当G1结束系统调用后,根据M1是否获取到P,进行不用的处理。

多个处理P维护队列可能不均衡,导致部分处理器非常繁忙,而其余相对空闲。产生原因是有些协程自身不断地派生协程。

为此Go调度器提供了工作量窃取策略,当某个处理器P没有需要调度的协程时,将从其他处理中偷取协程,每次偷取一半。

抢占式调度,是指避免某个协程长时间执行,而阻碍其他协程被调度的机制。

调度器监控每个协程执行时间,一旦执行时间过长且有其他协程等待,会把协程暂停,转而调度等待的协程,以达到类似时间片轮转的效果。比如for循环会一直占用执行权。

在IO密集型应用,GOMAXPROCS大小设置大一些,获取性能会更好。

IO密集型会经常发生系统调用,会有一个新的M启用或创建,但由于Go调度器检测M到被阻塞有一定延迟。如果P数量多,则P管理协程队列会变小。

Go语言设计与实现(上)

基本设计思路:

类型转换、类型断言、动态派发。iface,eface。

反射对象具有的方法:

编译优化:

内部实现:

实现 Context 接口有以下几个类型(空实现就忽略了):

互斥锁的控制逻辑:

设计思路:

(以上为写被读阻塞,下面是读被写阻塞)

总结,读写锁的设计还是非常巧妙的:

设计思路:

WaitGroup 有三个暴露的函数:

部件:

设计思路:

结构:

Once 只暴露了一个方法:

实现:

三个关键点:

细节:

让多协程任务的开始执行时间可控(按顺序或归一)。(Context 是控制结束时间)

设计思路: 通过一个锁和内置的 notifyList 队列实现,Wait() 会生成票据,并将等待协程信息加入链表中,等待控制协程中发送信号通知一个(Signal())或所有(Boardcast())等待者(内部实现是通过票据通知的)来控制协程解除阻塞。

暴露四个函数:

实现细节:

部件:

包: golang.org/x/sync/errgroup

作用:开启 func() error 函数签名的协程,在同 Group 下协程并发执行过程并收集首次 err 错误。通过 Context 的传入,还可以控制在首次 err 出现时就终止组内各协程。

设计思路:

结构:

暴露的方法:

实现细节:

注意问题:

包: "golang.org/x/sync/semaphore"

作用:排队借资源(如钱,有借有还)的一种场景。此包相当于对底层信号量的一种暴露。

设计思路:有一定数量的资源 Weight,每一个 waiter 携带一个 channel 和要借的数量 n。通过队列排队执行借贷。

结构:

暴露方法:

细节:

部件:

细节:

包: "golang.org/x/sync/singleflight"

作用:防击穿。瞬时的相同请求只调用一次,response 被所有相同请求共享。

设计思路:按请求的 key 分组(一个 *call 是一个组,用 map 映射存储组),每个组只进行一次访问,组内每个协程会获得对应结果的一个拷贝。

结构:

逻辑:

细节:

部件:

如有错误,请批评指正。

go语言无缓冲的channel

无缓冲的通道(unbuffered channel)是指在接收前没有能力保存任何值的通道。

这种类型的通道要求发送goroutine和接收goroutine同时准备好,才能完成发送和接收操作。否则,通道会导致先执行发送或接收操作的 goroutine 阻塞等待。

这种对通道进行发送和接收的交互行为本身就是同步的。其中任意一个操作都无法离开另一个操作单独存在。

阻塞:由于某种原因数据没有到达,当前协程(线程)持续处于等待状态,直到条件满足,才接触阻塞。

同步:在两个或多个协程(线程)间,保持数据内容一致性的机制。

下图展示两个 goroutine 如何利用无缓冲的通道来共享一个值:

在第 1 步,两个 goroutine 都到达通道,但哪个都没有开始执行发送或者接收。

在第 2 步,左侧的 goroutine 将它的手伸进了通道,这模拟了向通道发送数据的行为。这时,这个 goroutine 会在通道中被锁住,直到交换完成。

在第 3 步,右侧的 goroutine 将它的手放入通道,这模拟了从通道里接收数据。这个 goroutine 一样也会在通道中被锁住,直到交换完成。

在第 4 步和第 5 步,进行交换,并最终,在第 6 步,两个 goroutine 都将它们的手从通道里拿出来,这模拟了被锁住的 goroutine 得到释放。两个 goroutine 现在都可以去做别的事情了。

如果没有指定缓冲区容量,那么该通道就是同步的,因此会阻塞到发送者准备好发送和接收者准备好接收。

无缓冲channel: —— 同步通信


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