面试题：Go语言中Goroutine的调度器模型是什么

Question

请简要阐述Go语言中Goroutine调度器的M:N模型，以及G、M、P分别代表什么含义，并说明它们在调度过程中是如何协作的。

Answer 1

M:N模型

在Go语言中，Goroutine调度器采用M:N模型。该模型将多个用户级线程（Goroutine）映射到多个内核级线程（操作系统线程）上。这种模型结合了1:1模型（一个用户级线程对应一个内核级线程）和N:1模型（多个用户级线程映射到一个内核级线程）的优点，既能充分利用多核CPU的性能，又能减少线程创建和上下文切换的开销。

G、M、P的含义

• G（Goroutine）：代表一个轻量级的用户级线程。它是Go语言并发编程的核心，用户通过go关键字创建Goroutine来实现并发任务。Goroutine有自己的栈空间、程序计数器和局部变量等，其创建和销毁的开销远小于操作系统线程。
• M（Machine）：代表一个内核级线程，即操作系统线程。M负责执行Goroutine，它与操作系统的线程一一对应。M有自己的栈空间，用于执行Goroutine的代码。
• P（Processor）：代表一个逻辑处理器，它包含了运行Goroutine的资源，如Goroutine队列等。P的数量决定了同时可以并发执行的Goroutine数量，默认情况下，P的数量等于CPU的核心数。P为M提供了执行Goroutine的上下文环境。

调度过程中的协作

1. 创建与初始化：
   • 用户通过go关键字创建Goroutine，新创建的Goroutine被放入全局Goroutine队列或者某个P的本地Goroutine队列中。
   • 调度器初始化时，会创建一定数量的M和P。M和P在启动时会进行关联。
2. 调度执行：
   • M从与之关联的P的本地Goroutine队列中获取Goroutine来执行。如果本地队列为空，M会尝试从全局Goroutine队列或者其他P的本地队列中窃取Goroutine（工作窃取算法）。
   • 当一个M执行一个Goroutine时，它会将该Goroutine从队列中取出并执行其代码。在执行过程中，如果Goroutine进行系统调用（如I/O操作），M会将该Goroutine与自己分离，然后M进入休眠状态，等待系统调用完成。此时，P可以继续调度其他M来执行队列中的其他Goroutine。
   • 当系统调用完成后，被阻塞的Goroutine会被重新放入队列（通常是全局队列），等待再次被调度执行。
3. 动态调整：
   • 调度器会根据系统负载和Goroutine的执行情况动态调整M和P的数量。例如，如果有大量的Goroutine需要执行，调度器可能会创建更多的M来提高并发处理能力；如果系统负载较低，调度器可能会减少M的数量以节省资源。