Поточная модель Go

Go

Модель реализации потока

  • Модель потоков на уровне пользователя
  • Модель потоков на уровне ядра
  • Двухуровневая модель потоков

Go Threading основные элементы модели MPG

Поверх потоков ядра, предоставляемых операционной системой, Go строит уникальную двухуровневую модель потоков.

Выполнение G требует поддержки P и M. После связывания P и M формируется эффективная рабочая среда G (поток ядра + контекстная среда).
Каждый P будет содержать очередь исполняемых G, и G в очереди будут переданы текущему M, связанному с локальным P, в свою очередь, и получат время выполнения.

  • M
  1. Аббревиатура для машины, M представляет собой поток ядра в пользовательском пространстве, который всегда соответствует потоку ядра (KSE) один к одному. В течение жизненного цикла M он будет связан только с одним KSE.
  2. Когда M только что создан, он будет добавлен вГлобальный список M.
  3. Иногда М будет остановлен (например, когда не будет найдено ни одного работающего G и т. д.), и М будет добавлено кПростой M список дистрибьютора, когда требуется неиспользуемый M, планировщик сначала попытается получить его из этого списка.
  4. Максимальное значение M, используемое одной программой Go, может быть установлено, а начальное значение равно 10000.
  5. Старт и стоп М:

Когда M заблокирован из-за системного вызова (точнее, его запущенный G входит в системный вызов), система времени выполнения отделит M от связанного с ним P, если в исполняемой очереди этого P G еще есть ожидающие выполнения очереди, тогда система выполнения перейдет кБесплатный список M планировщикаНайдите в нем свободный М, а если он не найден, создайте новый, а затем этот р будет ассоциирован, чтобы можно было запустить оставшиеся Г.

  • p
  1. Аббревиатура для процессора, P представляет ресурс (контекст), необходимый для выполнения фрагмента кода Go.
  2. Планировщик позволит P своевременно устанавливать или отключать связи с разными M, чтобы исполняемый G в P мог вовремя получить время выполнения.
  3. Количество P равно текущему количеству ядер процессора по умолчанию, а для изменения количества P можно использовать функцию runtime.GOMAXPROCS. Число P — это количество запущенных G очередей.
  4. Когда P больше не связан ни с каким M, а его рабочая очередь G пуста, он помещается вСписок бесплатных P планировщика, когда потребуется свободная P-ассоциация M, она будет взята из этого списка.
  5. P содержит список свободных G, хранящих некоторые G, которые были запущены. Когда рост достигнет определенного уровня, система выполнения переведет часть G вБесплатный список G планировщикасередина.
  6. Статус П:
- Pidel：初始化完成，当前p未与m关联，放入**调度器的空闲P列表**里。  
- Prunning：当前p已经和某个m关联，m在执行某个g。  
- Psyscall:当前p中的被运行的g正在被系统调用  
- Pgcstop:调度器停止调度。runtime正在进行GC(runtime会在gc时试图把全局P列表中的P都处于此种状态)；有串行运行时任务正在等执行-->停止当前M-->释放本地P-->p为pgcstop  
- Pdead：当前P不再被使用（在调用runtime.GOMAXPROCS减少P数量时，多余的P就处于这种状态）
  • Любой p в состоянии, отличном от Pdead, будет помещен в Pgcstop, когда система захочет остановить комнату планирования во время выполнения.Он не вернется в исходное состояние, когда планирование включено, но находится в Pidle (та же начальная строка).
  • Любой P, не являющийся Pgcstop, может считаться избыточным из-за сжатия глобального списка P и помещается в состояние Pdead, а его работоспособная очередь G будет переведена вЗапускаемая G-очередь планировщика, G в своем свободном списке G также переносится вБесплатная G-очередь планировщикасередина.

  • G
  1. Аббревиатура goroutine, буква G обозначает фрагмент кода go, G — своего рода инкапсуляция кода go Компилятор Go превратит оператор go в вызов внутренней функции newproc и передаст функцию go и ее параметры в качестве параметров к этой функции.
  2. Вновь созданный G будет добавлен первымГлобальный список GПосле инициализации P добавляется в локальную очередь запуска, может быть, будет храниться в локальном поле runnext P, в этом поле хранится новый пользователь G, чтобы запустить его раньше. Если у вас уже есть runnext G, то и этот придется кинуть Gисполняемая очередь G этого Pконец . Если очередь заполнена, то этот G может быть добавлен только кЗапускаемая G-очередь планировщикасередина.
  3. Когда оператор go хочет включить G, исполняющая система сначала попытаетсяБесплатный список G от PПолучите готовый G от, чтобы инкапсулировать эту функцию Go. Можно создать новый G только тогда, когда G не может быть получен.
  4. Система выполнения попытается передать некоторые из свободных G списка планировщика, когда обнаружит, что в локальном P слишком мало свободного G. Если свободная очередь G локального P окажется заполненной, она передаст частьБесплатный список G планировщика.
  5. всеБесплатный список GВсе первыми вошли последними.
  6. После того, как G включен, он будет добавлен в рабочую очередь G для P, чтобы дождаться времени выполнения.
  7. Статус Г:
- Gidle（刚被分配，还未初始化）
- Grunnable(初始化之后，一般在在p本地的可运行队列中等待运行；如果是退出系统调用且能运行的，放入**调度器的可运行G队列**，不能直接运行的G，则放入**调度器的自由G列表**等待被运行)
- Grunning(正在运行)
- Gsyscall(正在执行系统调用，转出系统调用状态且能运行的，放入**调度器的可运行G队列**；不能直接运行的G，则放入**调度器的自由G列表**等待被运行)
- Gwaiting（正在阻塞,被 channel、IO操作、定时器(time.Timer)、time.Sleep等阻塞）,在事件到来之后，G被唤醒，进入       - Grunnable，等待被调用，有些被放入**本地p的可运行G队列**，有些被放入**调度器的本地可运行G队列**，还有些被直接运行（如刚进行网络I/O）。
- Gdead（正在闲置，被放入**本地p或者调度器的自由G队列**）
- Gcopystack(表示G的栈正被移动，为啥移动？因为栈的扩展或收缩)
- Gscan(该状态不能单独存在，和其他状态组合在一起形成一个新状态，在GC扫描时发生)

элемент контейнера

Списки, которые не отмечены, являются односвязными списками.

сфера М список P список G очередь/список
Система времени выполнения Глобальный список M глобальный P-список (массив) Глобальный список G (срез)
планировщик Бесплатный список М бесплатный список P G Run Queue, свободный список g (2)
местный р Запускаемая очередь G, свободный список G (1)

Расписание раундов планировщика

Часть задач планирования в двухуровневой поточной модели будет выполняться программами вне ядра операционной системы, в Go за эту часть задач планирования отвечает планировщик, а запланированным объектом является MPG.
Один раунд планирования — это основной процесс планировщика Go, который запускается во многих случаях.После серии работ по инициализации при запуске пользовательской программы первый раунд планирования запускается, и G, который инкапсулирует основной планируется запустить. Блокировка, завершение и выход системных вызовов определенного G будут запланированы на один раунд.

  1. Планировщик определит, заблокирован ли текущий M, и если да, то он немедленно прекратит планирование и остановит текущий M, и не найдет работоспособный G для текущего M. Когда G, которым он заблокирован, становится работоспособным, M пробуждается и продолжает выполнять G.
  2. Если нет блокировки с задачей G, проверьте, есть ли последовательная задача времени выполнения (необходимо остановить планировщик GO), ожидающая выполнения, остановите текущее M-ожидание завершения выполнения последовательной задачи времени выполнения. Раз, последовательное задание выполнено, и м будет разбужен и еще раз.
  3. Нет блокировки, нет последовательной задачи во время выполнения, начните поиск G, как только G будет найден, определите, заблокирован ли G с другим M, если да, запустите G с заблокированным M; если нет, запустите G напрямую.

найти G

Первый этап

Сделайте все возможное, чтобы найти исполняемый G: функция runtime.findrunnable возвращает G в состоянии Grunnable. Процесс разделен на 2 этапа, 10 шагов

  • шаг 1:

Получите G, который выполняет финализатор, и поместите его в исполняемую очередь G локального P Финализатор — это функция финализации, которая будет выполняться до того, как ассоциированный объект будет собран сборщиком мусора, и за выполнение этой функции будет отвечать специальный G. Планировщик получит G после того, как решит, что задача была завершена, поместит ее в состояние Grunable и поместит в очередь выполнения G локального P.

  • шаг 2:

Полученный из локальной очереди исполняемых файлов P G G, возвращает G

  • шаг 3:

Получить G из исполняемой очереди G планировщика и вернуть G

  • шаг 4:

Получить G от опросчика сетевого ввода-вывода (netpoller) и вернуть G Планировщик получает список G от netpoller, возвращает заголовок G и помещает остальные G в готовую к выполнению очередь G планировщика. Когда G пытается читать или писать в сетевом соединении, базовая программа готовится к этому и переводит G в состояние Gwaiting. Когда все будет готово, базовая программа вернет соответствующее событие, что позволит netpoller немедленно уведомить об этом G. Получение G от netpoller означает получение тех G, которые уже получили уведомления, переводя их в состояние Grunnable и ожидая запуска. Этот тип G не помещается в готовую к выполнению очередь G в P.

  • шаг 5:

Получите G от прочего Runnable G Runnable G, верните G Псевдослучайный алгоритм используется для выбора P из глобального списка P, а затем воровать половину G из его undnable G Queue в очередь локального P's Runnable G. И вернуть первый G украден как результат. Процесс выбора р и воровства G повторяется много раз. Предварительное условие: в дополнение к локальному P, есть нестандартный P

Конец первого этапа

вторая стадия

  • шаг 6:

Получить G исполняемой задачи с пометкой GC в локальном P: вернуть G Если система находится в фазе маркировки GC и локальный P может использоваться для задачи маркировки GC, она установит G, предназначенный для маркировки GC, удерживаемый локальным P, в Grunnable и вернет G

  • шаг 7:

Получите G из готовой к выполнению очереди G планировщика и верните этот G (Почему вы должны искать его снова? Разве шаги 3 и 4 уже не найдены? Есть ли ситуация после 3 и 4, что G будет добавлен в исполняемую очередь G планировщика?) Если исполняемый G все еще не найден, он отсоединит локальный P от текущего M и поместит P в список свободных P планировщика.

  • Шаг 8:

Получите Q-Q Queue из каждого списка P в глобальном списке P, вернитесь к G Проверьте глобальный список P, до тех пор, пока вы обнаружите, что P - это запуск G Queue, не пусто, возьмите P из списка IDLE P-планировщика и ассоциируйте с текущим m, затем вернитесь к первому этапу для поиска G.

  • шаг 9:

Получите G, который выполняет задачу маркировки GC, и свяжите P, выделенный G для маркировки GC, с текущим M Если система находится в фазе маркировки GC и глобальные ресурсы, связанные с задачей маркировки GC, доступны, планировщик берет P из своего списка свободных P. Если P содержит выделенную маркировку GC, свяжите P с текущим M , а затем Во-вторых поддерживать второй этап

  • шаг 10:

Получить G из сетевого ввода-вывода (netpoller) и вернуть Сборщик получает список G от netpoller.В отличие от шага 4, netpoller был инициализирован и операции ввода-вывода выполнены, и он будет блокироваться до тех пор, пока не появятся доступные G. Но если netpoller не был инициализирован или нет операции ввода-вывода, этот шаг будет пропущен.

имя существительное

  • KSE: объект планирования ядра, объект, который может быть запланирован планировщиком ядра, также известный как поток уровня ядра, является наименьшей единицей планирования ядра операционной системы.

  • Системный вызов: это набор стандартных интерфейсов, предоставляемых ядром операционной системы программам пользовательского пространства. Через этот набор интерфейсов программы пользовательского режима могут обращаться к аппаратным устройствам с ограниченным доступом, чтобы запрашивать системные ресурсы, читать и записывать устройства и создавать новые процессы.

Категории