内核线程（Kernel-Level Thread ,KLT）
轻量级进程（Light Weight Process,LWP）：轻量级进程就是我们通常意义上所讲的线程,由于每个轻量级进程都由一个内核线程支持,所以呢只有先支持内核线程,才能有轻量级进程
用户线程与系统线程一一对应,用户线程执行如lo操作的系统调用时,来回切换操作开销相对比较大
多个用户线程对应一个内核线程,当内核线程对应的一个用户线程被阻塞挂起时候,其他用户线程也阻塞不能执行了.
多对多模型是可以充分利用多核CPU提升运行效能的
go线程模型包含三个概念：内核线程(M),goroutine(G),G的上下文环境（P）；
GMP模型是goalng特有的.
P与M一般是一一对应的.P（上下文）管理着一组G（goroutine）挂载在M（内核线程）上运行,图中左边蓝色为正在执行状态的goroutine,右边为待执行状态的goroutiine队列.P的数量由环境变量GOMAXPROCS的值或程序运行runtime.GOMAXPROCS()进行设置.
当G1结束后,M1会重新拿回P来完成,如果拿不到就丢到全局runqueue中,然后自己放到线程池或转入休眠状态.空闲的上下文P会周期性的检查全局runqueue上的goroutine,并且执行它.
详细可以翻看下方第一个参考链接,写得真好.
最后用大佬的总结来做最后的收尾————
Go语言运行时,通过核心元素G,M,P 和 自己的调度器,实现了自己的并发线程模型.调度器通过对G,M,P的调度实现了两级线程模型中操作系统内核之外的调度任务.整个调度过程中会在多种时机去触发最核心的步骤 "一整轮调度",而一整轮调度中最关键的部分在"全力查找可运行G",它保证了M的高效运行（换句话说就是充分使用了计算机的物理资源）,一整轮调度中还会涉及到M的启用停止.最后别忘了,还有一个与Go程序生命周期相同的系统监测任务来进行一些辅助性的工作.
浅析Golang的线程模型与调度器
Golang CSP并发模型
Golang线程模型
参考：
Goroutine并发调度模型深度解析手撸一个协程池
Golang 的 goroutine 是如何实现的?
Golang - 调度剖析【第二部分】
更多关于stack的内容,可以参见大佬的文章. 聊一聊goroutine stack
用户线程的调度以及生命周期管理都是用户层面,Go语言自己实现的,不借助OS系统调用,减少系统资源消耗.
Go语言采用两级线程模型,即用户线程与内核线程KSE（kernel scheduling entity）是M:N的.最终goroutine还是会交给OS线程执行,但是需要一个中介,提供上下文.这就是G-M-P模型
Go调度器有两个不同的运行队列：
Go调度器根据事件进行上下文切换.
调度的目的就是防止M堵塞,空闲,系统进程切换.
详见 Golang - 调度剖析【第二部分】
Linux可以通过epoll实现网络调用,统称网络轮询器N（Net Poller）.
文件IO操作
上面都是防止M堵塞,任务窃取是防止M空闲
每个M都有一个特殊的G,g0.用于执行调度,gc,栈管理等任务,所以g0的栈称为调度栈.g0的栈不会自动增长,不会被gc,来自os线程的栈.
go1.10\src\runtime\proc.go
G没办法自己运行,必须通过M运行
M通过通过调度,执行G
从M挂载P的runq中找到G,执行G
golang学习笔记
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.
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.
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.
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：
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
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.
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： ()
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