【golang详解】go语言GMP(GPM)原理和调度

Goroutine调度是一个很复杂的机制，下面尝试用简单的语言描述一下Goroutine调度机制，想要对其有更深入的了解可以去研读一下源码。

成都创新互联成立以来不断整合自身及行业资源、不断突破观念以使企业策略得到完善和成熟，建立了一套“以技术为基点，以客户需求中心、市场为导向”的快速反应体系。对公司的主营项目，如中高端企业网站企划 / 设计、行业 / 企业门户设计推广、行业门户平台运营、成都App定制开发、移动网站建设、微信网站制作、软件开发、绵阳电信机房机柜租用等实行标准化操作，让客户可以直观的预知到从成都创新互联可以获得的服务效果。

首先介绍一下GMP什么意思：

G ----------- goroutine: 即Go协程，每个go关键字都会创建一个协程。

M ---------- thread内核级线程，所有的G都要放在M上才能运行。

P ----------- processor处理器，调度G到M上，其维护了一个队列，存储了所有需要它来调度的G。

Goroutine 调度器P和 OS 调度器是通过 M 结合起来的，每个 M 都代表了 1 个内核线程，OS 调度器负责把内核线程分配到 CPU 的核上执行

模型图：

避免频繁的创建、销毁线程，而是对线程的复用。

1）work stealing机制

当本线程无可运行的G时，尝试从其他线程绑定的P偷取G，而不是销毁线程。

2）hand off机制

当本线程M0因为G0进行系统调用阻塞时，线程释放绑定的P，把P转移给其他空闲的线程执行。进而某个空闲的M1获取P，继续执行P队列中剩下的G。而M0由于陷入系统调用而进被阻塞，M1接替M0的工作，只要P不空闲，就可以保证充分利用CPU。M1的来源有可能是M的缓存池，也可能是新建的。当G0系统调用结束后，根据M0是否能获取到P，将会将G0做不同的处理：

如果有空闲的P，则获取一个P，继续执行G0。

如果没有空闲的P，则将G0放入全局队列，等待被其他的P调度。然后M0将进入缓存池睡眠。

如下图

GOMAXPROCS设置P的数量，最多有GOMAXPROCS个线程分布在多个CPU上同时运行

在Go中一个goroutine最多占用CPU 10ms，防止其他goroutine被饿死。

具体可以去看另一篇文章

【Golang详解】go语言调度机制 抢占式调度

当创建一个新的G之后优先加入本地队列，如果本地队列满了，会将本地队列的G移动到全局队列里面，当M执行work stealing从其他P偷不到G时，它可以从全局G队列获取G。

协程经历过程

我们创建一个协程 go func()经历过程如下图：

说明：

这里有两个存储G的队列，一个是局部调度器P的本地队列、一个是全局G队列。新创建的G会先保存在P的本地队列中，如果P的本地队列已经满了就会保存在全局的队列中；处理器本地队列是一个使用数组构成的环形链表，它最多可以存储 256 个待执行任务。

G只能运行在M中，一个M必须持有一个P，M与P是1：1的关系。M会从P的本地队列弹出一个可执行状态的G来执行，如果P的本地队列为空，就会想其他的MP组合偷取一个可执行的G来执行；

一个M调度G执行的过程是一个循环机制；会一直从本地队列或全局队列中获取G

上面说到P的个数默认等于CPU核数，每个M必须持有一个P才可以执行G，一般情况下M的个数会略大于P的个数，这多出来的M将会在G产生系统调用时发挥作用。类似线程池，Go也提供一个M的池子，需要时从池子中获取，用完放回池子，不够用时就再创建一个。

work-stealing调度算法：当M执行完了当前P的本地队列队列里的所有G后，P也不会就这么在那躺尸啥都不干，它会先尝试从全局队列队列寻找G来执行，如果全局队列为空，它会随机挑选另外一个P，从它的队列里中拿走一半的G到自己的队列中执行。

如果一切正常，调度器会以上述的那种方式顺畅地运行，但这个世界没这么美好，总有意外发生，以下分析goroutine在两种例外情况下的行为。

Go runtime会在下面的goroutine被阻塞的情况下运行另外一个goroutine：

用户态阻塞/唤醒

当goroutine因为channel操作或者network I/O而阻塞时（实际上golang已经用netpoller实现了goroutine网络I/O阻塞不会导致M被阻塞，仅阻塞G，这里仅仅是举个栗子），对应的G会被放置到某个wait队列(如channel的waitq)，该G的状态由_Gruning变为_Gwaitting，而M会跳过该G尝试获取并执行下一个G，如果此时没有可运行的G供M运行，那么M将解绑P，并进入sleep状态；当阻塞的G被另一端的G2唤醒时（比如channel的可读/写通知），G被标记为，尝试加入G2所在P的runnext（runnext是线程下一个需要执行的 Goroutine。）， 然后再是P的本地队列和全局队列。

系统调用阻塞

当M执行某一个G时候如果发生了阻塞操作，M会阻塞，如果当前有一些G在执行，调度器会把这个线程M从P中摘除，然后再创建一个新的操作系统的线程(如果有空闲的线程可用就复用空闲线程)来服务于这个P。当M系统调用结束时候，这个G会尝试获取一个空闲的P执行，并放入到这个P的本地队列。如果获取不到P，那么这个线程M变成休眠状态， 加入到空闲线程中，然后这个G会被放入全局队列中。

队列轮转

可见每个P维护着一个包含G的队列，不考虑G进入系统调用或IO操作的情况下，P周期性的将G调度到M中执行，执行一小段时间，将上下文保存下来，然后将G放到队列尾部，然后从队列中重新取出一个G进行调度。

除了每个P维护的G队列以外，还有一个全局的队列，每个P会周期性地查看全局队列中是否有G待运行并将其调度到M中执行，全局队列中G的来源，主要有从系统调用中恢复的G。之所以P会周期性地查看全局队列，也是为了防止全局队列中的G被饿死。

除了每个P维护的G队列以外，还有一个全局的队列，每个P会周期性地查看全局队列中是否有G待运行并将其调度到M中执行，全局队列中G的来源，主要有从系统调用中恢复的G。之所以P会周期性地查看全局队列，也是为了防止全局队列中的G被饿死。

M0

M0是启动程序后的编号为0的主线程，这个M对应的实例会在全局变量rutime.m0中，不需要在heap上分配，M0负责执行初始化操作和启动第一个G，在之后M0就和其他的M一样了

G0

G0是每次启动一个M都会第一个创建的goroutine，G0仅用于负责调度G，G0不指向任何可执行的函数，每个M都会有一个自己的G0，在调度或系统调用时会使用G0的栈空间，全局变量的G0是M0的G0

一个G由于调度被中断，此后如何恢复？

中断的时候将寄存器里的栈信息，保存到自己的G对象里面。当再次轮到自己执行时，将自己保存的栈信息复制到寄存器里面，这样就接着上次之后运行了。

我这里只是根据自己的理解进行了简单的介绍，想要详细了解有关GMP的底层原理可以去看Go调度器 G-P-M 模型的设计者的文档或直接看源码

参考： ()

()

Golang database/sql源码分析

Gorm是Go语言开发用的比较多的一个ORM。它的功能比较全：

但是这篇文章中并不会直接看Gorm的源码，我们会先从database/sql分析。原因是Gorm也是基于这个包来封装的一些功能。所以只有先了解了database/sql包才能更加好的理解Gorm源码。

database/sql 其实也是一个对于mysql驱动的上层封装。”github.com/go-sql-driver/mysql”就是一个对于mysql的驱动，database/sql 就是在这个基础上做的基本封装包含连接池的使用

下面这个是最基本的增删改查操作

操作分下面几个步骤：

因为Gorm的连接池就是使用database/sql包中的连接池，所以这里我们需要学习一下包里的连接池的源码实现。其实所有连接池最重要的就是连接池对象、获取函数、释放函数下面来看一下database/sql中的连接池。

DB对象

获取方法

释放连接方法

连接池的实现有很多方法，在database/sql包中使用的是chan阻塞 使用map记录等待列表，等到有连接释放的时候再把连接传入等待列表中的chan 不在阻塞返回连接。

之前我们看到的Redigo是使用一个chan 来阻塞，然后释放的时候放入空闲列表，在往这一个chan中传入struct{}{}，让程序继续 获取的时候再从空闲列表中获取。并且使用的是链表的结构来存储空闲列表。

database/sql 是对于mysql驱动的封装，然而Gorm则是对于database/sql的再次封装。让我们可以更加简单的实现对于mysql数据库的操作。

coredns源码分析

CoreDNS是使用go语言编写的快速灵活的DNS服务，采用链式插件模式，每个插件实现独立的功能，底层协议可以是tcp/udp，也可以是TLS，gRPC等。默认监听所有ip地址，可使用bind插件指定监听指定地址。

格式如下

SCHEME是可选的，默认值为dns://，也可以指定为tls://，grpc://或者https://。

ZONE是可选的，指定了此dnsserver可以服务的域名前缀，如果不指定，则默认为root，表示可以接收所有的dns请求。

PORT是选项的，指定了监听端口号，默认为53，如果这里指定了端口号，则不能通过参数-dns.port覆盖。

一块上面格式的配置表示一个dnsserver，称为serverblock，可以配置多个serverblock表示多个dnsserver。

下面通过一个例子说明，如下配置文件指定了4个serverblock，即4个dnsserver，第一个监听端口5300，后面三个监听同一个端口53，每个dnsserver指定了特定的插件。

下图为配置的简略图

a. 从图中可看到插件执行顺序不是配置文件中的顺序，这是因为插件执行顺序是在源码目录中的plugin.cfg指定的，一旦编译后，顺序就固定了。

b. .根serverblock虽然指定了health，但是图中却没有，这是因为health插件不参与dns请求的处理。能处理dns请求的插件必须提供如下两个接口函数。

dns请求处理流程

收到dns请求后，首先根据域名匹配zone找到对应的dnsserver(最长匹配优先)，如果没有匹配到，则使用默认的root dnsserver。

找到dnsserver后，就要按照插件顺序执行其中配置的插件，当然并不是配置的插件都会被执行，如果某个插件成功找到记录，则返回成功，否则根据插件是否配置了fallthrough等来决定是否执行下一个插件。

plugin.cfg

源码目录下的plugin.cfg指定了插件执行顺序，如果想添加插件，可按格式添加到指定位置。

源码目录下的Makefile根据plugin.cfg生成了两个go文件：zplugin.go和zdirectives.go。

core/dnsserver/zdirectives.go将所有插件名字放在一个数组中。

codedns 主函数

codedns.go 首先导入了包"github.com/coredns/coredns/core/plugin"，此包内只有一个文件zplugin.go，此文件为自动生成的，主要导入了所有的插件，执行每个插件的init函数。

接着执行 run.go Run

此文件又引入了包"github.com/coredns/coredns/core/dnsserver"，其init函数在 dnsserver/register.go 文件中，如下所示，主要是注册了serverType

剩下的就是解析参数，解析配置文件后，执行caddy.Start。

这里就是根据配置文件中指定的serverblock，执行插件的setup进行初始化，创建对应的server，开始监听dns请求

tcp协议调用Serve，udp协议调用ServePacket

收到DNS请求后，调用ServeDNS，根据域名匹配dnsserver，如果没有匹配不到则使用根dnsserver，然后执行dnsserver中配置的插件

以k8s插件为例

参考

//如何写coredns插件

//coredns源码分析

//NodeLocal DNSCache

Go语言的开源项目

1．Docker项目

网址为 。

介绍：Docker是一种操作系统层面的虚拟化技术，可以在操作系统和应用程序之间进行隔离，也可以称之为容器。Docker可以在一台物理服务器上快速运行一个或多个实例。例如，启动一个Cent OS操作系统，并在其内部命令行执行指令后结束，整个过程就像自己在操作系统一样高效。

2．golang项目

网址为 。

介绍：Go语言的早期源码使用C语言和汇编语言写成。从Go 1.5版本自举后，完全使用Go语言自身进行编写。Go语言的源码对了解Go语言的底层调度有极大的参考意义，建议希望对Go语言有深入了解的读者读一读。

3．Kubernetes项目

网址为 。

介绍：Google公司开发的构建于Docker之上的容器调度服务，用户可以通过Kubernetes集群进行云端容器集群管理。

4．etcd项目

网址为 。

介绍：一款分布式、可靠的KV存储系统，可以快速进行云配置。

5．beego项目

网址为 。

介绍：beego是一个类似Python的Tornado框架，采用了RESTFul的设计思路，使用Go语言编写的一个极轻量级、高可伸缩性和高性能的Web应用框架。

6．martini项目

网址为 。

介绍：一款快速构建模块化的Web应用的Web框架。

7．codis项目

网址为 Labs/codis。

介绍：国产的优秀分布式Redis解决方案。

8．delve项目

网址为 。

介绍：Go语言强大的调试器，被很多集成环境和编辑器整合。

golang unicode/utf8源码分析

包 utf-8 实现的功能和常量用于文章utf8编码,包含runes和utf8字节序列的转换功能.在unicode中，一个中文占两个字节，utf-8中一个中文占三个字节，golang默认的编码是utf-8编码，因此默认一个中文占三个字节，但是golang中的字符串底层实际上是一个byte数组.

Output:

RuneSelf该值的字节码值为128，在判断是否是常规的ascii码是使用。hicb字节码值为191. FF 的对应的字节码为255。

计算字符串中的rune数量,原理：首先取出字符串的码值，然后判断是不是个小于128的，如果是小于则直接continue.rune个数++.

如果是个十六进制f1.的则是无效字符，直接continue.rune个数++,也就是说一个无效的字符也当成一个字长为1的rune.如果字符的码值在first列表中的值和7按位的结果为其字长，比如上面示例中的 钢 。其字长为三位，第一位的值为 233 .二进制形式为 11101001 ;与7按位与后的值为0.从acceptRanges中取出的结果为{locb, hicb}。也就是标识 ox80 到 0xbf 之间的值。而结果n也就是直接size+3跳过3个字节后，rune个数++。其他函数的处理流程差不多，不再过多叙述。

示例：

ValidString返回值表明参数字符串是否是一个合法的可utf8编码的字符串。

RuneCount返回参数中包含的rune数量,第一个例子中将 utf8.RuneCountInString ,改成该方法调用，返回的结果相同。错误的和短的被当成一个长一字节的rune.单个字符 H 就表示一个长度为1字节的rune.

该函数标识参数是否以一个可编码的rune开头,上面的例子中，因为字符串是以一个ascii码值在0-127内的字符开头，所以在执行

first[p[0]] 时，取到的是 p[0] 是72,在first列表中，127之前的值都相同都为 0xF0 ,十进制标识为240，与7按位与后值为0，所以，直接返回 true .

和FullRune类似，只是参数为字符串形式

golang性能测试框架k6源码分析

k6是新兴的性能测试框架，比肩jmeter，另外测试脚本使用js，更加适合自动化的架构。

k6启动的框架是使用golang的cli标准框架cobra，入口函数

进入cobra框架后，我们直接查看getRunCmd，这个是命令run的入口，主要工作都是从这里开始。

重点关注初始化Runner，这个是通过js脚本，使用goja库解析后，生成的实际执行单元。

进入js目录，查看Runner的结构，runner.go

Runner有一些配置属性，另外还有方法，方法用lib.Runner的接口进行规范。

Runner有一个NewVU方法，里面定义了连接参数，实现api测试

返回主函数，在初始化完成Runner后，启动调度器，以及做结果收集

最终封装成一个engine

启动测试

当前文章：go语言源码剖析 go语言开源吗
分享链接：http://kswjz.com/article/doccdhe.html