golang mpg模型原理

MPG（M goroutine, P processor, G goroutine）模型是Go语言运行时系统的核心并发模型。它在Go语言中实现了高度优化的并发调度，使得多个goroutine能够在多个处理器上并行执行。下面将介绍MPG模型的原理以及其在Go语言中的应用。

背景

在传统的操作系统中，线程是最小的调度单元，它会在操作系统内核的控制下进行切换。然而，由于线程的切换需要频繁的用户态-内核态切换以及线程上下文的保存和恢复，造成了较大的开销。而在Go语言中，使用了轻量级的goroutine作为并发执行的基本单元。

MPG模型原理

1. M goroutine

在Go语言中，每个goroutine执行的基本单元是M(goroutine执行的上下文)。一个Go程序会启动一个或多个M。M与操作系统的线程有一定的对应关系，但是M要比线程更加轻量级，并且M是在用户态下进行调度的。

2. P processor

P是执行goroutine的上下文P（Processor）的缩写。Go程序运行时会创建P供执行goroutine时使用。所有的P都是初始化时创建的，这些P会通过循环实现高效地负载均衡来运行go程序中的goroutine。

3. G goroutine

G表示goroutine。每个运行的goroutine都有一个相关联的G对象，该对象保存了goroutine堆栈和上下文等相关信息。当一个goroutine等待I/O操作或者在某个条件上阻塞时，它会解除与P的关联，这样就会产生“G-M”之间的分离。当阻塞的操作完成时，它会重新关联到一个可用的M上继续执行。

MPG模型运作流程

1. 在程序启动时，Go语言运行时创建多个P和M。

2. 程序中的每个goroutine都有一个相关联的G，并且会尝试获取一个空闲的P来运行它。

3. 当某个P不再明确地运行任何G时，它会加入全局随机抢占队列（global Runqueue）中等待其他P来获取。而当其他P需要更多的工作时，它会按一定策略从全局Runqueue中取走一部分G，以保持 Goroutine 的调度平均。

4. 当一个G在执行过程中发生了系统调用、阻塞等事件时，它会释放执行G的P。这时，P会去处理其他执行繁忙的G。

5. 当一个G遇到了系统调用，在返回之前需要找到一个可用的P，以便它能够继续执行。这通过全局Runqueue实现。

6. 在goroutine执行完毕后，它会被标记为可以回收。当所有P执行器不再运行G时，这些G将被回收。

MPG模型优势

1. 轻量级：相较于传统的线程，goroutine更加轻量级，创建和销毁的开销极小，且切换代价低。

2. 并发性：MPG模型充分利用了多核处理器的并行性，允许多个M在多个处理器上并行执行goroutine。

3. 动态调度：MPG模型支持动态地调整P（Processor）和M（goroutine执行的上下文），从而可以更好地适应当前系统的负载。

综上所述，MPG（M goroutine, P processor, G goroutine）模型是Go语言中并发调度的核心模型，通过将goroutine划分为小的可执行单元，并将其调度到多个P和M上执行，实现了高效的并发性能。这一模型的优势在于其轻量级、并发性和动态调度特性，使得Go语言能够有效地处理大规模并发任务。