GPM调度模型

Go 语言的 GPM 调度模型是 Go 运行时中用于处理并发的核心机制之一，它将 Goroutine（轻量级线程）有效地映射到系统线程上，以最大化并发性能。GPM 模型主要由三个部分组成：G（Goroutine）、P（Processor）、M（Machine）。让我们逐一详细介绍：

1. G（Goroutine）

• Goroutine 是 Go 语言中用于并发执行的轻量级线程，每个 Goroutine 都有自己的栈和上下文信息。
• Goroutine 相对于操作系统的线程更加轻量级，可以在同一时间内运行成千上万的 Goroutine。

2. P（Processor）

• P 是处理 Goroutine 的调度器的上下文，每个 P 包含一个本地运行队列（Local Run Queue），用于存储需要运行的 Goroutine。
• P 的数量由GOMAXPROCS设置决定，它决定了并行执行的最大线程数。
• P 不仅管理 Goroutine，还负责与 M 协作，将 Goroutine 分配给 M 执行。

3. M（Machine）

• M 代表操作系统的线程，负责执行 Goroutine。一个 M 一次只能执行一个 Goroutine。
• M 是实际执行代码的工作单元，M 与 P 绑定后才能执行 Goroutine。
• M 可以通过调度器从全局运行队列中拉取新的 Goroutine，也可以与其他 M 协作完成工作。

4. GPM 模型的调度过程

• 调度器工作机制：Goroutine 创建后会被放入 P 的本地队列，P 会从该队列中选择 Goroutine，并将其分配给 M 执行。如果本地队列为空，P 可以从全局运行队列或其他 P 的队列中窃取任务。
• 工作窃取机制：如果一个 P 的本地队列为空，而另一个 P 的本地队列中有多个 Goroutine，前者可以从后者中窃取任务，从而保持系统的高效利用率。
• 阻塞与调度：当 M 执行的 Goroutine 阻塞（例如 I/O 操作）时，M 会释放当前的 P 并等待 P 重新分配任务，从而避免资源浪费。

5. 模型优点

• 高效的并发调度：GPM 模型使得 Go 语言可以高效地管理数百万个 Goroutine 的并发执行。
• 可伸缩性：通过 P 与 M 的动态调度，GPM 模型可以充分利用多核处理器的性能。
• 轻量级：Goroutine 非常轻量，创建和切换的成本比系统线程要低得多。