go语言协程模型,go语言并发模型
golang协程调度模式解密
golang学习笔记
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频繁创建线程会造成不必要的开销,所以才有了线程池。在线程池中预先保存一定数量的线程,新任务发布到任务队列,线程池中的线程不断地从任务队列中取出任务并执行,可以有效的减少创建和销毁带来的开销。
过多的线程会导致争抢cpu资源,且上下文的切换的开销变大。而工作在用户态的协程能大大减少上下文切换的开销。协程调度器把可运行的协程逐个调度到线程中执行,同时即时把阻塞的协程调度出协程,从而有效地避免了线程的频繁切换,达到了少量线程实现高并发的效果。
多个协程分享操作系统分给线程的时间片,从而达到充分利用CPU的目的,协程调度器决定了则决定了协程运行的顺序。每个线程同一时刻只能运行一个协程。
go调度模型包含三个实体:
每个处理器维护者一个协程G的队列,处理器依次将协程G调度到M中执行。
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,全局队列中的G主要来自系统调用中恢复的G.
如果协程发起系统调用,则整个工作线程M被阻塞,协程队列中的其他协程都会阻塞。
一般情况下M的个数会略大于P个数,多出来的M将会在G产生系统调用时发挥作用。与线程池类似,Go也提供M池子。当协程G1发起系统掉用时,M1会释放P,由 M1-P-G1 G2 ... 转变成 M1-G1 , M2会接管P的其他协程 M2-P-G2 G3 G4... 。
冗余的M可能来源于缓存池,也可能是新建的。
当G1结束系统调用后,根据M1是否获取到P,进行不用的处理。
多个处理P维护队列可能不均衡,导致部分处理器非常繁忙,而其余相对空闲。产生原因是有些协程自身不断地派生协程。
为此Go调度器提供了工作量窃取策略,当某个处理器P没有需要调度的协程时,将从其他处理中偷取协程,每次偷取一半。
抢占式调度,是指避免某个协程长时间执行,而阻碍其他协程被调度的机制。
调度器监控每个协程执行时间,一旦执行时间过长且有其他协程等待,会把协程暂停,转而调度等待的协程,以达到类似时间片轮转的效果。比如for循环会一直占用执行权。
在IO密集型应用,GOMAXPROCS大小设置大一些,获取性能会更好。
IO密集型会经常发生系统调用,会有一个新的M启用或创建,但由于Go调度器检测M到被阻塞有一定延迟。如果P数量多,则P管理协程队列会变小。
Go语言有什么优势?
GO语言的优势:可直接编译成机器码,不依赖其他库,glibc的版本有一定要求,部署就是扔一个文件上去就完成了。静态类型语言,但是有动态语言的感觉,静态类型的语言就是可以在编译的时候检查出来隐藏的大多数问题,动态语言的感觉就是有很多的包可以使用,写起来的效率很高。语言层面支持并发,这个就是Go最大的特色,天生的支持并发,我曾经说过一句话,天生的基因和整容是有区别的,大家一样美丽,但是你喜欢整容的还是天生基因的美丽呢?Go就是基因里面支持的并发,可以充分的利用多核,很容易的使用并发。内置runtime,支持垃圾回收,这属于动态语言的特性之一吧,虽然目前来说GC不算完美,但是足以应付我们所能遇到的大多数情况,特别是Go1.1之后的GC。简单易学,Go语言的作者都有C的基因,那么Go自然而然就有了C的基因,那么Go关键字是25个,但是表达能力很强大,几乎支持大多数你在其他语言见过的特性:继承、重载、对象等。丰富的标准库,Go目前已经内置了大量的库,特别是网络库非常强大,我最爱的也是这部分。内置强大的工具,Go语言里面内置了很多工具链,最好的应该是gofmt工具,自动化格式化代码,能够让团队review变得如此的简单,代码格式一模一样,想不一样都很困难。跨平台编译,如果你写的Go代码不包含cgo,那么就可以做到window系统编译linux的应用,如何做到的呢?Go引用了plan9的代码,这就是不依赖系统的信息。Go语言这么多的优势,你还不想学吗?我记得当时我看的是黑马程序员的视频,我对他们视频的印象就是通俗易懂,就是好!
协程与异步IO
协程,又称微线程,纤程。英文名 Coroutine 。Python对协程的支持是通过 generator 实现的。在generator中,我们不但可以通过for循环来迭代,还可以不断调用 next()函数 获取由 yield 语句返回的下一个值。但是Python的yield不但可以返回一个值,它还可以接收调用者发出的参数。yield其实是终端当前的函数,返回给调用方。python3中使用yield来实现range,节省内存,提高性能,懒加载的模式。
asyncio是Python 3.4 版本引入的 标准库 ,直接内置了对异步IO的支持。
从Python 3.5 开始引入了新的语法 async 和 await ,用来简化yield的语法:
import asyncio
import threading
async def compute(x, y):
print("Compute %s + %s ..." % (x, y))
print(threading.current_thread().name)
await asyncio.sleep(x + y)
return x + y
async def print_sum(x, y):
result = await compute(x, y)
print("%s + %s = %s" % (x, y, result))
print(threading.current_thread().name)
if __name__ == "__main__":
loop = asyncio.get_event_loop()
tasks = [print_sum(1, 2), print_sum(3, 4)]
loop.run_until_complete(asyncio.wait(tasks))
loop.close()
线程是内核进行抢占式的调度的,这样就确保了每个线程都有执行的机会。而 coroutine 运行在同一个线程中,由语言的运行时中的 EventLoop(事件循环) 来进行调度。和大多数语言一样,在 Python 中,协程的调度是非抢占式的,也就是说一个协程必须主动让出执行机会,其他协程才有机会运行。
让出执行的关键字就是 await。也就是说一个协程如果阻塞了,持续不让出 CPU,那么整个线程就卡住了,没有任何并发。
PS: 作为服务端,event loop最核心的就是IO多路复用技术,所有来自客户端的请求都由IO多路复用函数来处理;作为客户端,event loop的核心在于利用Future对象延迟执行,并使用send函数激发协程,挂起,等待服务端处理完成返回后再调用CallBack函数继续下面的流程
Go语言的协程是 语言本身特性 ,erlang和golang都是采用了CSP(Communicating Sequential Processes)模式(Python中的协程是eventloop模型),但是erlang是基于进程的消息通信,go是基于goroutine和channel的通信。
Python和Go都引入了消息调度系统模型,来避免锁的影响和进程/线程开销大的问题。
协程从本质上来说是一种用户态的线程,不需要系统来执行抢占式调度,而是在语言层面实现线程的调度 。因为协程 不再使用共享内存/数据 ,而是使用 通信 来共享内存/锁,因为在一个超级大系统里具有无数的锁,共享变量等等会使得整个系统变得无比的臃肿,而通过消息机制来交流,可以使得每个并发的单元都成为一个独立的个体,拥有自己的变量,单元之间变量并不共享,对于单元的输入输出只有消息。开发者只需要关心在一个并发单元的输入与输出的影响,而不需要再考虑类似于修改共享内存/数据对其它程序的影响。
Golang 线程和协程的区别
线程:
多线程是为了解决CPU利用率的问题,线程则是为了减少上下文切换时的开销,进程和线程在Linux中没有本质区别,最大的不同就是进程有自己独立的内存空间,而线程是共享内存空间。
在进程切换时需要转换内存地址空间,而线程切换没有这个动作,所以线程切换比进程切换代价要小得多。
协程:
想要简单,又要性能高,协程就可以达到我们的目的,它是用户视角的一种抽象,操作系统并没有这个概念,主要思想是在用户态实现调度算法,用少量线程完成大量任务的调度。
Goroutine是GO语言实现的协程,其特点是在语言层面就支持,使用起来十分方便,它的核心是MPG调度模型:M即内核线程;P即处理器,用来执行Goroutine,它维护了本地可运行队列;G即Goroutine,代码和数据结构;S及调度器,维护M和P的信息。
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