本文目录一览:
- 1、【golang详解】go语言GMP(GPM)原理和调度
- 2、[Delayq] golang延时队列
- 3、怎么学习golang
- 4、golang文件操作-读操作的常见方式汇总
- 5、golang - channel
【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。
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: ()
()
[Delayq] golang延时队列
delayq 分为:
go run delayq/main.go
配置文件 conf/delayq.conf :
查看帮助:
启动:
我们提供了以下几种语言:
Apache License Version 2.0,
怎么学习golang
随着 PHP 有着越来越深入的了解,以及遇到越来越多的不同业务时,使用 PHP 总会让我有一种莫名的无力感。当然,并不是我一个人在使用 PHP 的时候遇到了问题。事实上,每个略微有一些经验,接触过一些需求的人都会有同样的困惑。各种配合 LAMP(或者LNMP?)架构的后端技术也因此被发明或被发现,进而整合到 PHP 的开发的技术体系中。从简单的 Memcached作为数据中转,cron 后端定时处理;到 Gearman、RabbitMQ 这些队列神器;最近 Laruence 甚至封装了利用 libcurl 的异步特性实现并发 RPC 调用的 yar 扩展。几乎整个社区都在寻找 PHP 的摩西之路。好吧,说了一大堆,回归主题。之前我写了一篇英文练笔《Why you PHP guys should learn Golang》,获得不少国际友人的关注。排除拼写和语法被他们诟病外,主要是有许多朋友觉得我没把事情说清楚。所以这里我用母语重新聊聊这个事情,只是这些国际友人什么时候能学会阅读中文呢?;)Go 或者 Golang,是由 Google 支持的快速、一致、稳定的,有活跃的社区支持的开源编程语言。越来越多的应用选择使用 Golang 进行构建。虽然 Rob Pike 说“… 我们希望 C++ 程序员来了解 Go 并作为一个可选的语言 …”,不过我真得认为:PHPer 应当学习 Golang! 接下来我们就来谈谈原因。容易学习PHP 相当容易学习。Golang 也是!在这点上,一群大老外对我的观点进行了猛烈的抨击。他们认为我羞辱了 PHPer,说得好像只有简单的东西 PHPer 才能学会一样。但是,这难道不是事实吗?或者换个说法:像我一样的喜欢 PHP 的人,或多或少都会更喜欢简单的东西。PHP 的语法接近 C 族编程语言(C/C++/Java等等)。如果有这些语言的经验,在第一次遇到 PHP 的时候立刻就能开始上手编写代码。在我看来,编写 PHP 代码或许更加考验程序员的记忆力,而不是智力(当你面对各种不同风格的函数定义、各种扩展的特殊约定时,你一定会相当认同我的观点)。Golang 同样是一个 C 族编程语言。呃,或者有一些不同吧。例如关键字 “for”,功能上和 PHP 的接近,但是没有括号。条件语句 “if” 同样无需括号。可以阅读 Effective Go 了解更多内容。Golang 只有 3025 个关键字和 47 个操作符号、分隔符号或其他特殊标记。记住这些标记确实不需要什么特别的努力。精巧的类型系统相当容易使用。实用的,具有方法的结构体类型代替了笨重的对象系统。接口的设计是 Golang 中我最喜欢的部分。当完成了《Go 指南》的学习之后,利用 PHP 积累的经验,立刻就可以开始使用 Golang 处理一些简单的任务。容易使用PHP 脚本是由 SAPI 组件进行解析执行的,如 Web 服务器模块、PHP-FPM 或者 CLI。部署 PHP 所需要的全部东西就是一个 SAPI 环境。配置这个环境对于新手来说可能是学习 PHP 过程中最为困难的部分。所有的 Golang 代码会编译和链接为本地码。所以除了编译环境,执行时无需再为其进行任何特别的部署。对比 PHP 环境的配置,这要简单很多。你真得认为配置 PHP 环境很复杂吗?我不觉得,真的!而配置 Golang 编译环境比那还要简单点。我确信已经有大量的 Golang 相关的书籍、文章介绍过如何进行编译环境的配置了。为了更加清晰,我这里梳理一下思路。
有三个步骤需要处理:下载Golang 的源代码;根据《[翻译]Go 环境设置》的提示设置环境变量;运行源代码 src 目录中的 all.bash。或者一步到位:使用二进制包进行安装。然后就会得到一个叫做“go”的工具集合。使用“go”工具和使用 PHP 的 CLI 工具一样简单。《[翻译]go 工具》对此进行了详细的解释。PHP 的迷思如果一个编程语言容易学习和使用,我们是不是就应当学习它呢?有许多容易学习和使用的编程语言。难道要把它们都学一遍?答案是显然的:NO!但是 呢?只是因为它很酷!是的,我在开玩笑,但是这是真的。无论如何先从 PHP 自身谈起吧。PHP “原本是为了开发动态的 Web 页面而设计的服务器端通用语言(Wikipedia)”。PHP 一个重要的特性就是可以嵌入到 HMTL 中。代码编写在“?php … ?”标签内;HTML 写在标签外。它有一个强大的扩展系统。扩展使用 C 调用 Zend API 编写。数据的处理实际上要利用这些扩展完成。在我看来,PHP 是世界上最好的模板语言。但是当积累了一些 PHP 的经验,并且开始面对一些更加复杂的 Web 应用时,你一定会对 PHP 产生一种无力的感觉。它没有内建的并行机制,没有线程、进程(你真得认为那个简陋的进程控制可以不加改造的用在高并发的生产环境?),或者其他某“程”。一个慢数据源可以阻塞整个页面的处理。消息队列、缓存、代理……系统开始不仅仅是 PHP 这么单纯,还包括了许多服务和系统组件。这时,PHP 只处理很少的业务逻辑,成为真正的模板语言了。PHPer 们总是在寻找解决这一问题的办法,如“PHP multithread”或者PHP RPC 并发框架。我很难说哪种会更好一些。不过我肯定你会需要选择一些编程语言用于后端工作的开发。就我自己的经验,我尝试过 C(一直在和 malloc/free 进行搏斗)/Java(陷入到了 jar 地狱中)/Python(从来没能做到 Pythonic 不说,还总是在错误的类型中打转)……如果想要获得性能,就得同内存管理进行搏斗;如果用 GC,就得部署和调优 VM;当获得便利性的时候,同时也是走在刀尖上,一个小错误就引起巨大的灾难……每个都有优势,同样每个都有问题。好吧!现在回到 Golang!Golang 有 GC,无需关心内存管理(或者可以用较少的精力去关注它)。代码被编译为本地码,因此“cp”和“mv”就是部署 Golang 编写的应用所需要的全部工具。噢,我刚才已经说过了,Golang 是一个具有静态类型系统的编译语言。所以你没有机会弄乱变量的类型。当然,PHPer 应该学习 Golang 的一个重要原因是“转到Go 是因为他们并未放弃太多的表达能力,但是获得了性能,并且与并发共舞(Rob Pike)”。《Why Not Go?(英文)》对此进行了深入的分析。我可以分享一些我的经验:有一个 Gearman 的worker 用于处理后端数据。PHP 通过其 API 连接到 Gearman 的 Job Server 向 worker 发起请求。最初 worker 是使用 python 编写的(还有更加原始的版本,PHP 的,但是你能想像它工作起来……唉,不说了……)。这个版本有许多的问题(是我们自己的问题,不关 Python 的事),但是至少它能工作。后来用 Golang 重写了这个 worker。为此我开发了 Golang 的 Gearman API,并使用 Zend API 编写了一个在 Golang 中执行 PHP 脚本的包。然后将它们放在一起:一个可以执行 PHP 的 Gearman worker。它已经工作了一段时间了,看起来还不错!哦,受到 Yar 的启发,这里还有一个 Golang 编写的 RPC 合并器,用来合并 PHP 脚本中的 RPC 调用。现在还是个玩具,不过或许日后能用得着。这其实是将 Golang 的 channel 当作消息队列来用。我在《Golang:有趣的 channel 应用》中对此有一些说明。世界真美好啊。谢谢 Golang!无论如何,大多数 PHPer 在进行后端开发的时候都会需要学习一些其他语言。如果你正在寻找,或者已经尝试了一些其他语言。为什么不来试试 Golang?它真得可以让你的生活更加轻松和快乐。让你可以有更多的时间陪伴你的家人和朋友,吃你爱吃的东西,去你想去的地方。貌似我还是没说清楚啊?好吧,没关系,在下个月的中国软件开发者大会上再跟大家就这个话题做一个探讨吧。
golang文件操作-读操作的常见方式汇总
ioutil的方式能够读取整个文件,只需传入文件名,操作简单。该操作方式需要把文件读入内容,效率高,同样占用内存也高
该操作同样可看作按行读取,将数据读入缓冲区
另外一种方式为ReadBytes,与readString的区别为返回格式为切片类型
golang - channel
通过var声明或者make函数创建的channel变量是一个存储在函数栈帧上的指针,占用8个字节,指向堆上的hchan结构体
源码包中src/runtime/chan.go定义了hchan的数据结构如下:
hchan结构体的主要组成部分有四个:
用来保存goroutine之间传递数据的循环数组:buf
用来记录此循环数组当前发送或接收数据的下标值:sendx和recvx
用于保存向该chan发送和从该chan接收数据被阻塞的goroutine队列: sendq 和 recvq
保证channel写入和读取数据时线程安全的锁:lock
环形数组作为channel 的缓冲区 数组的长度就是定义channnel 时channel 的缓冲大小
在hchan 中包括了读/写 等待队列, waitq是一个双向队列,包括了一个头结点和尾节点。 每个节点是一个sudog结构体变量
channel有2种类型:无缓冲、有缓冲, 在创建时 make(chan type cap) 通过cap 设定缓冲大小
channel有3种模式:写操作模式(单向通道)、读操作模式(单向通道)、读写操作模式(双向通道)
channel有3种状态:未初始化、正常、关闭
如下几种状态会引发panic
channel 是线程安全的,channel的底层实现中,hchan结构体中采用Mutex锁来保证数据读写安全。在对循环数组buf中的数据进行入队和出队操作时,必须先获取互斥锁,才能操作channel数据