解释GMP模型

GMP 模型是 Go 语言调度器采用的并发编程模型，它包含三个重要的组件：Goroutine（G）、逻辑处理器（P）和操作系统线程（M）。这些组件协同工作以实现 Go 程序的高效并发执行。

具体来说，

  • Goroutine (G) 是 Go 语言中轻量级的并发执行单元，类似于线程但比线程更小、更灵活。每个 goroutine 都有自己独立的堆栈和寄存器等信息，可以通过 go 关键字创建并发执行任务。
  • 逻辑处理器（P）是一个虚拟的执行单元，负责调度 goroutine 和执行 Go 代码。Go 程序中有多个 P，每个 P 可以运行多个 goroutine，因此可以实现真正的并发执行。
  • 操作系统线程（M）是实际的执行单元，负责将 goroutine 调度到逻辑处理器上执行。Go 程序中通常会创建多个 M，以便在多核 CPU 上实现并发执行。



GMP的调度流程

GMP 调度器采用抢占式的协作调度，具体调度流程如下：

  1. 主线程启动，在主线程中创建一个操作系统线程（M）和一个逻辑处理器（P）。
  2. 当有 goroutine 函数被调用时，它会被放入到一个全局队列中等待执行。
  3. P 从全局队列中获取任务并执行。如果 P 执行的 goroutine 阻塞（例如在等待 I/O 完成），则该 P 的所有 goroutine 都会被暂停，P 会将自己标记为阻塞状态并开始寻找其他可用的 P。
  4. 如果没有可用的 P，则 M 变为自由线程，并且会去创建一个新的 P，以便执行未完成的 goroutine。新的 P 将加入到一个全局 P 列表中，而 M 将继续尝试在列表中寻找可用的 P。
  5. 当 goroutine 阻塞时，Goroutine 在堆上分配一块内存来保存其状态，并被添加到相关的等待队列中。而主线程会进入休眠状态，等待唤醒事件发生。
  6. 当阻塞的 goroutine 可以继续执行时，调度器会将它从等待队列中移除，并将其重新添加到全局队列中，等待 P 来执行。
  7. 当程序结束时，所有未完成的 goroutine 都会被杀死，而 P 和 M 也会被回收。



P和M的个数

$GOMAXPROCSruntimeGOMAXPROCS()$GOMAXPROCS

M 与 P 的数量没有绝对关系，一个 M 阻塞，P 就会去创建或者切换另一个 M，所以，即使 P 的默认数量是 1，也有可能会创建很多个 M 出来。




P和M何时会被创建

P: 在确定了 P 的最大数量 n 后，运行时系统会根据这个数量创建 n 个 P。

M: 没有足够的 M 来关联 P 并运行其中的可运行的 G 时创建。比如所有的 M 此时都阻塞住了，而 P 中还有很多就绪任务，就会去寻找空闲的 M，而没有空闲的，就会去创建新的 M。


goroutine创建流程

gogo

具体的创建流程如下：

go

值得注意的是，Go 语言的调度器可以同时运行数百万个 goroutine，因此不必担心创建大量的 goroutine 会导致系统负荷过重。但是，如果你的程序中存在频繁创建和销毁 goroutine 的情况，应该考虑使用 sync.Pool 等技术来优化内存分配和回收效率。



goroutine什么时候会被挂起

goroutine 会在以下情况下被挂起：

  1. 发生阻塞，例如等待 I/O 操作的完成或者发送或接收通道上的数据时没有可用的对等方。
  2. 发生调用 runtime.Gosched()，让出 CPU 给其他 goroutine 执行。
  3. 发生同步操作，例如 sync.Mutex 或 sync.WaitGroup 的锁定和解锁操作。
  4. 发生垃圾回收（GC）。
  5. 发生错误，例如 panic 或者超时。


同时启动了一万个goroutine，会如何调度

一万个G会按照P的设定个数，尽量平均地分配到每个P的本地队列中。如果所有本地队列都满了，那么剩余的G则会分配到GMP的全局队列上。接下来便开始执行GMP模型的调度策略：

  • 本地队列轮转：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，然后从队首中重新取出一个G进行调度。
  • 系统调用：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。当该G即将进入系统调用时，对应的M由于陷入系统调用而进被阻塞，将释放P，进而某个空闲的M1获取P，继续执行P队列中剩下的G。
  • 工作量窃取：多个P中维护的G队列有可能是不均衡的，当某个P已经将G全部执行完，然后去查询全局队列，全局队列中也没有新的G，而另一个M中队列中还有3很多G待运行。此时，空闲的P会将其他P中的G偷取一部分过来，一般每次偷取一半。



goroutine内存泄漏原因和处理

原因：

Goroutine 是轻量级线程，需要维护执行用户代码的上下文信息。在运行过程中也需要消耗一定的内存来保存这类信息，而这些内存在目前版本的 Go 中是不会被释放的。因此，如果一个程序持续不断地产生新的 goroutine、且不结束已经创建的 goroutine 并复用这部分内存，就会造成内存泄漏的现象。造成泄露的大多数原因有以下三种：

  • Goroutine 内正在进行 channel/mutex 等读写操作，但由于逻辑问题，某些情况下会被一直阻塞。
  • Goroutine 内的业务逻辑进入死循环，资源一直无法释放。
  • Goroutine 内的业务逻辑进入长时间等待，有不断新增的 Goroutine 进入等待。

解决方法：

  • 使用channel
    • 1、使用channel接收业务完成的通知
    • 2、业务执行阻塞超过设定的超时时间，就会触发超时退出
  • 使用pprof排查
    • pprof是由 Go 官方提供的可用于收集程序运行时报告的工具，其中包含 CPU、内存等信息。当然，也可以获取运行时 goroutine 堆栈信息。
  • 使用 context 进行超时控制：context 包提供了超时控制等功能，可以避免 goroutine 在执行过程中发生死循环等问题。
  • 利用 Go 的垃圾回收机制：Go 运行时系统包含了自动垃圾回收机制，可以周期性地检查并回收不再使用的内存。