go-并发剖析
进程、线程、协程
进程:进程是系统进行资源分配的基本单元，有独立的内存空间
线程：线程是cpu调度和分派的基本单位，线程依附于进程存在，每个线程共享父进程的资源
协程：协程是一种用户态的轻量级线程，协程的调度完全由用户控制，协程切换只需要保存任务的上下文，没有内核的开销
协程与多线程相比，其优势体现在：协程的执行效率极高。因为子程序切换不是线程切换，而是由程序自身控制，因此，没有线程切换的开销，和多线程比，线程数量越多，协程的性能优势就越明显。
线程上下文切换
由于中断处理，多任务处理，用户态切换等等原因会导致CPU从一个线程切换到另一个线程，切换过程中要保存一个线程的状态切换到另一个线程的状态。
而这个上下文切换代价极高
为了解决传统的多线程问题Golang引入了Goroutine
Goroutine非常轻量：
- 上下文切换代价小：Goroutine上下文切换只涉及到三个寄存器（PC/SP/DX）的值的修改;而线程的上下文切换则需要设计模式转换（从用户态切换到内核态）、以及16个寄存器、PC、SP等寄存器的刷新
- 内存占用少：线程栈空间通常是2m，而goroutine栈空间最小2k(可最大扩展到1G)
Go并发调度的GMP模型
在操作系统提供的内核线程之上，Go搭建了一个特有的两级线程模型。goroutine机制实现了M : N的线程模型
，goroutine机制是协程（coroutine）的一种实现，golang内置的调度器，可以让多核CPU中每个CPU执行一个协程。
Go的调度器是如何工作的
Go语言中支撑整个scheduler实现的主要有4个重要结构，分别是M、G、P、Sched， 前三个定义在runtime.h中，Sched定义在proc.c中。
- Sched结构就是调度器，它维护有存储M和G的队列以及调度器的一些状态信息等。
- M结构是Machine，系统线程，它由操作系统管理的，goroutine就是跑在M之上的；M是一个很大的结构，里面维护小对象内存cache（mcache）、当前执行的goroutine、随机数发生器等等非常多的信息。
- P结构是Processor，处理器，它的主要用途就是用来执行goroutine的，它维护了一个goroutine队列，即runqueue。Processor是让我们从N:1调度到M:N调度的重要部分。
- G是goroutine实现的核心结构，它包含了栈，指令指针，以及其他对调度goroutine很重要的信息，例如其阻塞的channel。
Processor的数量是在启动时被设置为环境变量GOMAXPROCS的值，或者通过运行时调用函数GOMAXPROCS()进行设置。Processor数量固定意味着任意时刻只有GOMAXPROCS个线程在运行go代码。
我们分别用三角形，矩形和圆形表示Machine Processor和Goroutine。
GMP
在单核处理器的场景下，所有goroutine运行在同一个M系统线程中，每一个M系统线程维护一个Processor，任何时刻，一个Processor中只有一个goroutine，其他goroutine在runqueue中等待。一个goroutine运行完自己的时间片后，让出上下文，回到runqueue中。 多核处理器的场景下，为了运行goroutines，每个M系统线程会持有一个Processor。
单核
Go运行时系统中的调度器的主要职责就是将G公平合理的安排到多个M上去执行
在正常情况下，scheduler会按照上面的流程进行调度，但是为了充分利用线程的计算资源，Go调度器采取以下几种策略
任务窃取
为了提高Go并行处理能力，提高整体效率，当每个p之间的G任务不均衡时，调度器允许从GRQ（全局运行队列）LRQ（本地运行队列）中获取G
任务窃取
减少阻塞
当正在运行的goroutine阻塞的时候，例如进行系统调用，会再创建一个系统线程（M1），当前的M线程放弃了它的Processor，P转到新的线程中去运行
阻塞
- 由于原子操作、互斥量、通道操作导致的阻塞，调度器将当前阻塞Goroutine切换出去，重新调度LRQ上的其他Goroutine
- 由于网络请求阻塞 Go提供了网络轮询器（NetPoller）来处理网络请求和I/O操作的问题，通过NetPoller来进行网络系统调用，调度器可以防止Goroutine在进行这些操作时阻塞M。可以让M执行P中的LRQ的其他Goroutine和不需要创建M1,有助于减少操作系统上的负载。
