揭秘Golang：从源码角度解析调度机制

协程与调度

在计算机科学中，协程（coroutine）是一种轻量级的线程，它与线程的区别在于，协程的切换不需要经过内核，而是由用户态的程序自行控制。这使得协程的切换开销非常小，可以达到近乎于零的程度。

Go语言中，协程被称为goroutine。goroutine是一个非常轻量级的实体，它只有几KB的栈空间，而且不需要经过内核的调度，因此可以非常迅速地创建和销毁。

Golang调度器

Golang的调度器是一个非常复杂的系统，它负责管理goroutine的执行。调度器的工作原理是：

1. 当一个goroutine被创建时，调度器会为它分配一个M。
2. M会将goroutine放入自己的就绪队列中。
3. 当M没有其他goroutine可以执行时，它会从自己的就绪队列中取出一个goroutine开始执行。
4. 当一个goroutine执行完毕或阻塞时，它会从M的就绪队列中移除。
5. 当M没有其他goroutine可以执行时，它会被回收。

调度算法

Golang的调度器使用了一种名为“work stealing”的调度算法。这种算法的工作原理是：

1. 每个M都有一个自己的本地队列，用于存储就绪的goroutine。
2. 当一个M没有其他goroutine可以执行时，它会尝试从其他M的本地队列中窃取goroutine。
3. 如果窃取成功，M会将窃取来的goroutine放入自己的本地队列中并开始执行。
4. 如果窃取失败，M会进入空闲状态，等待其他M将goroutine放入自己的本地队列中。

数据结构

Golang的调度器使用了一系列的数据结构来管理goroutine。这些数据结构包括：

• G: G结构体代表一个goroutine。它包含了goroutine的栈、寄存器、状态等信息。
• M: M结构体代表一个M。它包含了M的本地队列、状态等信息。
• P: P结构体代表一个P。它包含了P的本地队列、状态等信息。

性能优化

Golang的调度器使用了一系列的优化技术来提升性能。这些优化技术包括：

• 栈压缩: Golang的调度器会对goroutine的栈进行压缩，以减少内存消耗。
• goroutine池: Golang的调度器会维护一个goroutine池，以便快速创建和销毁goroutine。
• 本地队列: Golang的调度器会为每个M分配一个本地队列，以便减少goroutine在M之间迁移的开销。
• 窃取算法: Golang的调度器使用窃取算法来提高goroutine的执行效率。

总结

Golang的调度器是一个非常复杂和高效的系统。它可以管理数百万个goroutine，并且可以充分利用多核处理器的优势。Golang的调度器对于Golang的高性能起到了至关重要的作用。