面试题：Go中Goroutine调度机制的基本原理是什么

Question

请简要阐述Go语言中Goroutine调度机制的M:N模型，包括M、N分别代表什么，以及调度器如何在这种模型下工作。

Answer 1

1. M、N代表的含义
   • M：代表操作系统线程（Machine）。一个M就是一个真实的操作系统线程，它负责执行Go语言运行时系统调度给它的任务。M在Go语言运行时系统中有自己的栈空间，并且可以在操作系统内核中进行调度。
   • N：代表Goroutine（Number of goroutines）。Goroutine是Go语言中轻量级的用户态线程，由Go语言运行时系统自己管理。N个Goroutine可以被调度到M个操作系统线程上运行。
2. 调度器在M:N模型下的工作方式
   • Goroutine创建与管理：当Go程序创建一个新的Goroutine时，这个Goroutine并不会立即被映射到一个操作系统线程上运行。而是被放入到Go运行时系统的全局Goroutine队列或者某个本地Goroutine队列（每个M都有一个本地队列）中。
   • 调度器选择Goroutine：调度器会从全局队列或者本地队列中选择一个Goroutine来执行。当一个M线程被调度到CPU上运行时，它会从自己的本地Goroutine队列中取出Goroutine来执行。如果本地队列为空，它会尝试从全局队列中窃取一些Goroutine（这就是工作窃取算法），以充分利用CPU资源。
   • 上下文切换：当一个Goroutine执行系统调用（如I/O操作）时，为了避免阻塞整个操作系统线程，Go运行时系统会将这个Goroutine与当前的M分离，让M去执行其他的Goroutine，而这个发起系统调用的Goroutine会被阻塞，直到系统调用完成。当系统调用完成后，这个Goroutine会被重新放入队列，等待调度器再次调度到某个M上运行。此外，Go运行时系统还会在Goroutine执行一段时间后（通过时间片机制），将其暂停，把执行权交给其他Goroutine，从而实现多个Goroutine的并发执行。