golang协程调度

在Go语言中，通过使用协程（Goroutine）来实现并发操作是一种非常高效的方式。协程是轻量级线程，由Go语言的运行时系统（Runtime）管理。协程的调度是Go语言运行时系统的职责，它在运行时决定何时创建新的协程，何时暂停和恢复协程的执行，以及如何分配处理器资源。这篇文章将深入探讨Go语言协程调度的机制和原理。

协程调度的基本原理

协程调度是指根据一定的策略，在并发程序中动态地决定哪个协程执行、何时执行以及执行多长时间。Go语言通过M:N调度模型来实现协程的调度。其中，M代表操作系统的线程（kernel thread），N代表Go语言的协程。

M:N调度模型的基本思想是将多个协程映射到少量的操作系统线程上。每个操作系统线程负责管理多个协程，当某个协程被阻塞时，操作系统线程会主动拿出来执行其他协程，从而提高系统的并发能力。相对于传统的1:1调度模型，M:N调度模型减少了操作系统线程的数量，减少了线程切换的成本。

Go语言的调度器主要由三个组件构成：全局运行队列（Grunqueue）、M个系统线程（m）以及每个系统线程对应的本地运行队列（Grunqueue）。在调度过程中，每个m都会不断地从全局运行队列中获取协程并执行，当本地运行队列中的协程执行完毕或阻塞时，m会重新回到全局运行队列中取走下一个协程。

协程的创建与销毁

Go语言中的协程是通过go关键字来创建的，例如：

``` go func() { // 协程的执行逻辑 }() ```

当执行到go关键字时，Go语言的运行时系统会创建一个新的协程，并将其添加到全局运行队列中。当协程执行完毕时，运行时系统会自动回收协程的资源。

协程的销毁并不是通过手动释放资源完成的，而是通过协程的执行逻辑完成。当协程的逻辑执行完毕，或者发生未处理的异常导致协程崩溃时，协程会被自动销毁。同时，协程也会在被显式取消（使用context包实现）或者发生阻塞超时（使用select和time包实现）时被销毁。

协程的调度策略

Go语言的调度器采用了一系列的策略来决定协程的执行顺序。其中包括：

1. 抢占式调度：在Go语言中，一个协程的执行时间是不确定的。当一个协程正在执行时，调度器并不会强制剥夺其执行权。相反，调度器采用一种抢占式的策略，允许其他协程插足并开始执行。这样可以避免长时间运行的协程占用过多时间片，导致其他协程无法及时执行。
2. 工作窃取：为了保证协程的负载均衡，调度器实现了工作窃取（work stealing）策略。当某个m的本地运行队列为空时，它可以从其他m的本地运行队列中偷取一些协程。这种策略可以提高并行执行的效率，减少系统的空闲时间。
3. G-P-M模型：Go语言的调度器还引入了G-P-M模型（Goroutine-Processor-Thread）。在系统初始化时，调度器会创建一组系统线程（m），每个线程都有一个本地运行队列（P）。当创建新的协程时，调度器会根据一定的规则将其添加到某个系统线程的本地运行队列中。这种模型可以充分利用多核CPU的并行性能。

通过采用这些策略，Go语言的调度器能够有效地管理协程的执行，提高程序的并发效率和响应速度。