Golang GMP原理

Published on Nov 28, 2025 in Technology with 0 views and 0 comments

# Golang

1. 概念梳理
1.1 线程
- 通常指内核级线程，具有以下特点：·
  - 是操作系统的做小调度单元；
  - 创建，销毁，调度交由内核完成，cup需要完成用户态与内核态的切换；
  - 可充分利用多核，实现并行。
1.2 协程
- 协程：又称为用户级别线程，核心如下：
  - 与线程存在映射关系：M：1
  - 创建，销毁，调度在用户态完成，对内核透明
  - 从属同一个内核级线程，无法并行；一个协程阻塞会导致从属同一个线程的所有协程无法执行。
1.3 Goroutine
- Goroutine,经Golang优化后的特殊协程，核心点如下：
  - 与线程存在映射关系：M：N
  - 创建，销毁，调度在用户态完成，对内核透明
  - 可利用多个线程，实现并行。
  - 通过调度器的调度，实现和线程间的动态绑定和灵活调度；
  - 栈空间大小可动态扩缩，因地制宜。
- 实际上，“灵活调度” 一词概括得实在过于简要，Golang 在调度 goroutine 时，针对“如何减少加锁行为”，“如何避免资源不均”等问题都给出了精彩的解决方案，这一切都得益于经典的 “gmp” 模型。
2. GMP模型
GMP = goroutine+machine+processor+(一套有机组合的机制)
2.1 G(Goroutine)
- g 即goroutine，是 golang 中对协程的抽象；
- g 有自己的运行栈、状态、以及执行的任务函数（用户通过 go func 指定）；
- g 需要绑定到 p 才能执行，在 g 的视角中，p 就是它的 cpu.
2.2 P
- p 即 processor，是 golang 中的调度器；
- p 是 gmp 的中枢，借由 p 承上启下，实现 g 和 m 之间的动态有机结合；
- 对 g 而言，p 是其 cpu，g 只有被 p 调度，才得以执行；
- 对 m 而言，p 是其执行代理，为其提供必要信息的同时（可执行的 g、内存分配情况等），并隐藏了繁杂的调度细节；
- p 的数量决定了 g 最大并行数量，可由用户通过 GOMAXPROCS 进行设定（超过 CPU 核数时无意义）.
2.3 M
- m 即 machine，是 golang 中对线程的抽象；
- m 不直接执行 g，而是先和 p 绑定，由其实现代理；
- 借由 p 的存在，m 无需和 g 绑死，也无需记录 g 的状态信息，因此 g 在全生命周期中可以实现跨 m 执行.
2.4 GMP
- M 是线程的抽象；G 是 goroutine；P 是承上启下的调度器；
- M调度G前，需要和P绑定；
- 全局有多个M和多个P，但同时并行的G的最大数量等于P的数量；
- G的存放队列有三类：P的本地队列；全局队列；和wait队列（图中未展示，为io阻塞就绪态goroutine队列）；
- M调度G时，优先取P本地队列，其次取全局队列，最后取wait队列；这样的好处是，取本地队列时，可以接近于无锁化，减少全局锁竞争；
- 为防止不同P的闲忙差异过大，设立work-stealing机制，本地队列为空的P可以尝试从其他P本地队列偷取一半的G补充到自身队列.