golang协程调度策略

在Golang中，协程（goroutine）是一种轻量级的线程实现，用于并发处理任务。Golang的调度器（scheduler）可自动管理协程的创建、销毁和调度，以实现高效的并发编程。本文将介绍Golang的协程调度策略及其原理。

协程调度器的基本原理

Golang的协程调度器使用的是M:N调度模型，其中M代表操作系统内核线程（Kernel Thread），N代表Golang协程。具体来说，Golang调度器会将若干个协程（G）调度到一组内核线程（M）上执行。通过这种方式，Golang能够充分利用操作系统提供的多核资源，实现高效的并发编程。

下图显示了Golang调度器的基本结构：


Golang的调度器主要包括以下几个组件：

• 全局运行队列：用于存储所有待执行的协程。当一个协程被创建时，它将被加入到全局运行队列中。
• 本地运行队列：每个内核线程都有一个本地运行队列，用于存储该内核线程所管理的协程。当一个内核线程空闲时，它将从全局运行队列中获取一个协程并放入本地运行队列中执行。
• 调度器线程（Syscall Thread）：Golang的调度器线程用于处理系统调用操作，例如网络I/O等待。当一个协程发起系统调用时，调度器线程会将该协程挂起，并将其状态保存到调度器的全局队列中。

协程的创建与销毁

Golang的协程是由开发者通过关键字"go"创建的。当一个协程被创建时，调度器会为之分配一段内存空间，并初始化相关数据结构。一个协程的状态通常包括以下几种：

• 运行态：协程正在执行业务逻辑。
• 等待态：协程正在等待某个事件的发生，例如网络I/O等待。
• 休眠态：协程因系统调用被挂起，等待调度器线程唤醒。
• 唤醒态：协程从休眠态被唤醒，准备继续执行。
• 退出态：协程执行完毕或出现异常，等待被销毁。

当一个协程执行完毕或发生异常时，它会被放入一个特殊的等待队列中，等待被销毁。Golang的调度器会周期性地检查这个等待队列，并回收已完成的协程的内存空间。

协程的调度

Golang的协程调度策略基于抢占式调度（Preemptive Scheduling）和协作式调度（Cooperative Scheduling）相结合的原则。

在抢占式调度中，调度器会设置一个定时器，以固定的时间间隔（通常为10ms）中断正在执行的协程，强制切换到其他协程。这种方式可以避免某个协程长时间独占CPU资源，导致其他协程无法得到执行。同时，抢占式调度可以提高系统的响应速度，减少用户的等待时间。

在协作式调度中，一个协程需要自行在适当的时机主动释放执行权，以便让其他协程得到执行。这种方式通常用于处理一些长时间阻塞的任务，例如网络I/O等待。当一个协程发起系统调用时，它会主动释放执行权并进入等待态。此时，调度器会从全局运行队列中选择另一个协程执行，以确保CPU资源的充分利用。

Golang的调度器还提供了一些特殊的函数，用于主动控制协程的调度行为。例如，"runtime.Gosched()"用于主动让出执行权，"runtime.LockOSThread()"用于将当前协程绑定到一个内核线程上执行。

总的来说，Golang的协程调度器通过使用M:N调度模型、抢占式调度和协作式调度等策略，实现了高效的并发编程。开发者无需手动管理线程与协程的关系，只需专注于编写业务逻辑，大大简化了并发编程的复杂性。