go调度原理

计算机是如何表达一层层的函数调用的呢？它发明了一种叫做栈的结构，首先明确，栈依然是在内存上开辟的一段空间，这个空间保存了函数的参数，返回，以及一些寄存器的信息。

当每调用一次函数时，cpu会将函数的下一条指令压入栈中，待函数返回时，将这条指令取出然后存入pc寄存器。pc寄存器记录了cpu每次运行的下一条指令。

理解程序执行实际是一条条指令在执行，就能理解线程切换或者协程切换的原理，本质上就是将程序的pc寄存器，栈寄存器切换到一个新的地址，让程序逻辑由一个新的上下文开始执行。

g

指示协程，其实协程，线程，本质上都是一组数据结构，里面包含了其要执行的函数的地址。

其中g里还包含了执行上下文信息，上下文是为了协程切换后恢复现场的，执行上下文即程序运行时的栈寄存器，pc寄存器的值。

cpu很单纯的，只要你给它寄存器的值设置好特定的数值，它就按固定的规则从寄存器里取值，然后用运算逻辑单元进行计算。

m

go要并发执行程序，本质上还是用线程在执行。
而m可以认定为系统线程的代言人，其原因在于go runtime在开辟线程时，将m作为参数传给了线程。

这个线程执行mstart 方法，这里特别说明一下，mstart方法是不会return的方法，一个方法如何实现永远不会return，一个是for循环，一个是方法内部将pc寄存器的值跳转到其他地方继续执行了。

go即采用后者，在mstart 里执行schedule()方法找到可执行的g，因为g绑定了特定要执行的函数，所以把pc寄存器的值执行了g绑定的函数去了。

同时注意，在new一个系统线程时，将m存储在了系统线程的tls里，即线程局部变量，这样在后续g调用过程中，都可以通过线程局部变量去得到当前的m。

p

p为processor，m在调用schedule()方法的时候，是先找到与其绑定的p,再从p里获取可运行的g执行。

p是何时与m绑定的呢

newm 时传入的p，这里可能是从pidle空闲列表获取空闲p传入

p的初始化是在什么时候呢

是在程序启动的时候初始化，由runtime.GOMAXPROCS()控制初始化的大小。

调度关系图

分析重点

g,p,m 是如何初始化并且相互联系实现调度的？

go 程序启动流程

go依然是靠线程运行的，来看看第一个线程是如何与m0绑定的，以及程序调度是怎样开始的。

程序入口函数是用汇编写的。

m0 代表的是程序启动的第一个线程，即主线程，g0的作用其实是保存线程的栈信息，因为每个线程都会有自己的栈。

m0,g0是全局变量且用汇编进行的初始化。

然后依次调用os.init,schedinit 函数进行一些数据的初始化。
p的初始化就是在procresize()函数里完成的

我们日常程序中写的main方法，实际上是runtime启动了一个协程(go func()关键字实际上经过汇编会变成newproc函数)去执行的。

通过newproc 能将主协程 main goroutine 加入到process里，然后调用mstart 方法可对p里的g进行调度。而此时p里的g就是main goroutine。

goroutine 如何调度的

G视角的调度

着重分析g进行调度切换的地方。

1,进行系统调用会发生调度切换，此时m会阻塞，与m绑定的p会与m进行解绑操作，等待监控线程sysmon 对p进行新的绑定。

2，进行select，channel ,sleep,或者net io 时，会发生调度，runtime一般会执行gopark方法，将协程与m进行解绑，让m重新调度另外可执行的g。

3，发生抢占以及执行Gosched()方法时，此时会主动让出执行权限，g会加入到全局队列p里（p分为本地局部队列，每个m绑定的p都有自己的局部队列，p还有一个全局队列，供所有p所共享），然后m重新执行调度函数。

M视角的调度

着重分析了sysmon 监控线程，这个是在程序启动后会开启的一个线程，用于监控长时间运行或者发送阻塞的p，来让它们重新发生调度。

监控线程是在一个for循环里执行的，首先检查epoll中已经准备就绪的文件描述符，如果有值，顺带取出其关联的glist，然后加入到runq（可执行队列，其实就是p队列）里。
然后执行retake方法对发生阻塞或者长时间运行的p进行重新调度。

注意看startm 方法，这个是对释放的p进行新的线程绑定的方法，starm首先会从midle列表去读取空闲的m，如果没有的话，就会用newm()方法新建m，然后绑定p进行调度。

所以，注意m是不会被销毁的，只会处于休眠的状态，如果程序发生大量的系统调用，将会导致p会不断地handoff(释放)，然后调用starm()方法创建新的线程去执行，这是极其可能导致生产故障的地方。

P 视角的调度

参考文献

https://blog.tianfeiyu.com/source-code-reading-notes/go/golang_gpm.html
https://gitbook.coder.cat/function-call-principle/content/function-stack-frame.html