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97. go并发机制


企业题库解析小组

题目序号:(298)

题目来源:

频次: 1

答案1:(树枝)+

CSP并发模型:

Go实现了两种并发模式。第一种:多线程共享内存。第二种:通过通信来共享内存(CSP)

CSP并发模型是Go语言特有的并发模型,也是Go语言官方所推荐的并发模型。

Go的CSP并发模型,是由Go语言中的goroutine与channel共同来实现的。

  • goroutine:Go语言中使用关键字go来创建goroutine。将关键字go放到需要调用的函数前,在相同地址空间调用运行这个函数,该函数在执行的时候会创建一个独立的线程去执行,这个线程就是Go语言中的goroutine。
  • channel:Go语言中goroutine之间的通信机制

线程模型:

  1. 一对一模型(1:1)

    将一个用户级线程映射到一个内核线程,每一个线程由内核调度器独立调度,线程之间互不影响

    优点:在多核处理器的条件下,实现了真正的并行。

    缺点:为每一个用户级线程建立一个内核线程,开销大,浪费资源。

  2. 多对一模型(M:1)

    将多个用户级线程映射到一个内核线程。

    优点:线程上下文切换发生在用户空间。

    缺点:只有一个处理器被应用,在多处理环境下是不可以被接受的,实现了并发,不能解决并行问题。

  3. 多对多模型(M:N)

    多个用户级线程运行在多个内核线程上,这使得大部分的线程上下文切换都发生在用户空间,而多个内核线程又能充分利用处理器资源

goroutine的调度机制:

goroutine采用多对多的线程模型,goroutine的并发调度采用的是MPG调度模型

  • M: Machine的简称, 在linux平台上是用clone系统调用创建的,其与用linux pthread库创建出来的线程本质上是一样的,都是利用系统调用创建出来的OS线程实体。M的作用就是执行G中包装的并发任务。Go运行时系统中的调度器的主要职责就是将G公平合理的安排到多个M上去执行。其属于OS资源,可创建的数量上也受限了OS,通常情况下G的数量都多于活跃的M的。
  • P:Processor的简称,处理器,它的主要用途就是用来执行goroutine的,它维护了一个goroutine队列,即runqueue。Processor是让咱们从N:1调度到M:N调度的重要部分。
  • G:Goroutine的简称,用go关键字加函数调用的代码就是创建了一个G对象,是对一个要并发执行的任务的封装,也可以称作用户态线程。属于用户级资源,对OS透明,具备轻量级,可以大量创建,上下文切换成本低等特点。
  • Processor的数量是在启动时被设置为环境变量GOMAXPROCS的值,或者经过运行时调用函数GOMAXPROCS()进行设置。Processor数量固定意味着任意时刻只有GOMAXPROCS个线程在运行go代码。

在单核处理器的场景下:

所有的goroutine运行在同一个M物理线程下,每个M维护一个P,任何时刻P中只有一个goroutine,其余的goroutine都在runQueue中等待。

上图讲的是两个内核线程的状况。一个M会对应一个内核线程,一个M也会链接一个上下文P,一个上下文P至关于一个“处理器”,一个上下文链接一个或者多个Goroutine。P(Processor)的数量是在启动时被设置为环境变量GOMAXPROCS的值,或者经过运行时调用函数runtime.GOMAXPROCS()进行设置。Processor数量固定意味着任意时刻只有固定数量的线程在运行go代码。Goroutine中就是咱们要执行并发的代码。图中P正在执行的Goroutine为蓝色的;处于待执行状态的Goroutine为灰色的,灰色的Goroutine造成了一个队列runqueues

当系统调用syscall:

上图左图所示,M0中的G0执行了syscall,而后就建立了一个M1(也有可能自己就存在,没建立),(转向右图)而后M0丢弃了P,等待syscall的返回值,M1接受了P,将·继续执行Goroutine队列中的其余Goroutine。

当系统调用syscall结束后,M0会“偷”一个上下文,若是不成功,M0就把它的Gouroutine G0放到一个全局的runqueue中,而后本身放到线程池或者转入休眠状态。全局runqueue是各个P在运行完本身的本地的Goroutine runqueue后用来拉取新goroutine的地方。P也会周期性的检查这个全局runqueue上的goroutine,不然,全局runqueue上的goroutines可能得不到执行而饿死。

均衡的分配工做:

每一个P中的Goroutine不一样致使他们运行的效率和时间也不一样,在一个有不少P和M的环境中,不能让一个P跑完自身的Goroutine就没事可作了,由于或许其余的P有很长的goroutine队列要跑,空闲的P会从其他的P中获取一半的Goroutine