面试题：Go中Goroutine与线程调度策略的主要差异

Question

请阐述Go语言中Goroutine与传统线程在调度策略方面的主要差异，包括调度器的工作方式、资源占用等方面。

Answer 1

调度器工作方式差异

1. Goroutine调度器：
   • M:N调度模型：Go语言使用M:N调度模型，即多个Goroutine（N个）可以映射到多个操作系统线程（M个）上。Go的调度器在用户态实现，被称为G-M-P模型。其中G代表Goroutine，M代表操作系统线程，P代表处理器（Processor）。P的数量一般等于CPU核心数，它提供了执行Goroutine的资源，M必须关联到一个P才能执行Goroutine。
   • 协作式调度：Goroutine采用协作式调度（co - operative scheduling），也叫非抢占式调度。当一个Goroutine执行系统调用（如I/O操作）或主动调用runtime.Gosched()时，它会主动让出CPU，调度器会安排其他可运行的Goroutine在该M上执行。
2. 传统线程调度器：
   • 1:1调度模型：传统线程通常采用1:1调度模型，即一个线程对应一个操作系统线程。操作系统内核负责线程的调度，这是基于抢占式调度（pre - emptive scheduling）。
   • 抢占式调度：操作系统内核会根据线程的优先级、时间片等因素，在合适的时机强制暂停当前运行的线程，并切换到其他线程执行。例如，当一个线程的时间片用完，内核会中断该线程，将CPU资源分配给其他线程。

资源占用差异

1. Goroutine：
   • 轻量级：Goroutine非常轻量级，创建和销毁的开销很小。一个Goroutine初始栈大小通常只有2KB，并且栈空间可以根据需要动态增长和收缩。由于多个Goroutine可以复用少量的操作系统线程，所以在创建大量并发任务时，内存占用和资源开销相对较低。
2. 传统线程：
   • 重量级：传统线程相对较重，创建和销毁的开销较大。每个线程都需要占用一定的内核资源，包括内核栈（通常为几MB），并且线程上下文切换的开销也比较大。因此，在创建大量线程时，会消耗较多的系统资源，容易导致系统性能下降。