面试题：Go的Goroutine调度器如何处理系统调用

Question

在Go的Goroutine调度机制下，当一个Goroutine执行系统调用时，调度器会采取哪些操作来保证并发性能和资源的有效利用，结合调度器的工作原理详细阐述。

Answer 1

1. 工作原理概述：
   • Go语言的调度器采用M:N调度模型，即多个Goroutine映射到多个操作系统线程（M）上。它主要由G（Goroutine）、M（Machine，操作系统线程）、P（Processor，逻辑处理器）三部分组成。P管理着一个本地G队列，M从P的本地队列或全局队列中获取G来执行。
2. Goroutine执行系统调用时调度器操作：
   • 让出M：
     • 当一个Goroutine执行系统调用时，它会将所在的M与P分离。这是因为系统调用通常会阻塞操作系统线程，若不分离，会导致整个P上的其他Goroutine都无法执行。例如，当Goroutine执行文件读取的系统调用时，这个操作可能会等待磁盘I/O完成，在等待期间，如果不分离M和P，P上其他可运行的Goroutine（如处理网络请求的Goroutine）就会被阻塞。
     • 让出M后，调度器会寻找一个空闲的M（如果有），让其与当前P绑定继续执行P本地队列中的其他Goroutine。若没有空闲的M，调度器会创建一个新的M来与P绑定。
   • 将Goroutine放入等待队列：
     • 执行系统调用的Goroutine会被放入与该系统调用相关的等待队列中。例如，如果是网络I/O的系统调用，该Goroutine会被放入网络I/O等待队列。当系统调用完成（如磁盘I/O操作结束、网络数据可读等），相关的事件通知机制会将该Goroutine重新放回P的本地队列或者全局队列（具体取决于实现细节和调度器策略），等待被调度执行。
   • 调度其他Goroutine：
     • 在让出M且执行系统调用的Goroutine被放入等待队列后，调度器会从P的本地队列或全局队列中选择其他可运行的Goroutine，让M去执行它们。这样就保证了在一个Goroutine执行系统调用阻塞期间，其他Goroutine仍然可以在M上运行，从而提高了并发性能和资源的有效利用率。例如，在一个包含多个Goroutine的程序中，一个Goroutine在进行长时间的数据库查询（系统调用）时，其他Goroutine可以继续处理HTTP请求等任务。