go語言--Goroutines

1、goroutine：在go語言中，每一個并發(fā)的執(zhí)行單元叫做goroutine，如果一個程序中包含多個goroutine，對兩個函數(shù)的調(diào)用則可能發(fā)生在同一時刻

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2、main goroutine：當(dāng)一個程序啟動時，其主函數(shù)即在一個單獨的goroutine中運行，我們叫他為main gorountine

3、go goroutine：新的goroutine會用go語句來創(chuàng)建，go+函數(shù)名，go語句會使其語句中的函數(shù)在一新創(chuàng)建的goroutine中運行，而go語句本身會迅速地完成

4、goroutine的退出：主函數(shù)返回時，所有的goroutine都會被直接打斷，程序退出，除了從主函數(shù)退出或者終止程序之外，沒有其他方法能夠讓一個goroutine來打斷另一個的執(zhí)行，但是可以通過另一種方式來實現(xiàn)這個目的，通過goroutine之間的通信來讓一個goroutine請求其他的goroutine，并讓請求的goroutine自行結(jié)束執(zhí)行

golang語言：for循環(huán)里面包含一個函數(shù)體的執(zhí)行循序

go func是golang的協(xié)程，就像多線程，異步執(zhí)行，所以，代碼段1執(zhí)行完3遍后，可能3次協(xié)成剛執(zhí)行完。在代碼段1中如果sleep一下應(yīng)該就能給協(xié)程時間執(zhí)行了。

【golang詳解】go語言GMP(GPM)原理和調(diào)度

Goroutine調(diào)度是一個很復(fù)雜的機制，下面嘗試用簡單的語言描述一下Goroutine調(diào)度機制，想要對其有更深入的了解可以去研讀一下源碼。

首先介紹一下GMP什么意思：

G ----------- goroutine: 即Go協(xié)程，每個go關(guān)鍵字都會創(chuàng)建一個協(xié)程。

M ---------- thread內(nèi)核級線程，所有的G都要放在M上才能運行。

P ----------- processor處理器，調(diào)度G到M上，其維護了一個隊列，存儲了所有需要它來調(diào)度的G。

Goroutine 調(diào)度器P和 OS 調(diào)度器是通過 M 結(jié)合起來的，每個 M 都代表了 1 個內(nèi)核線程，OS 調(diào)度器負(fù)責(zé)把內(nèi)核線程分配到 CPU 的核上執(zhí)行

模型圖：

避免頻繁的創(chuàng)建、銷毀線程，而是對線程的復(fù)用。

1）work stealing機制

當(dāng)本線程無可運行的G時，嘗試從其他線程綁定的P偷取G，而不是銷毀線程。

2）hand off機制

當(dāng)本線程M0因為G0進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)用阻塞時，線程釋放綁定的P，把P轉(zhuǎn)移給其他空閑的線程執(zhí)行。進(jìn)而某個空閑的M1獲取P，繼續(xù)執(zhí)行P隊列中剩下的G。而M0由于陷入系統(tǒng)調(diào)用而進(jìn)被阻塞，M1接替M0的工作，只要P不空閑，就可以保證充分利用CPU。M1的來源有可能是M的緩存池，也可能是新建的。當(dāng)G0系統(tǒng)調(diào)用結(jié)束后，根據(jù)M0是否能獲取到P，將會將G0做不同的處理：

如果有空閑的P，則獲取一個P，繼續(xù)執(zhí)行G0。

如果沒有空閑的P，則將G0放入全局隊列，等待被其他的P調(diào)度。然后M0將進(jìn)入緩存池睡眠。

如下圖

GOMAXPROCS設(shè)置P的數(shù)量，最多有GOMAXPROCS個線程分布在多個CPU上同時運行

在Go中一個goroutine最多占用CPU 10ms，防止其他goroutine被餓死。

具體可以去看另一篇文章

【Golang詳解】go語言調(diào)度機制 搶占式調(diào)度

當(dāng)創(chuàng)建一個新的G之后優(yōu)先加入本地隊列，如果本地隊列滿了，會將本地隊列的G移動到全局隊列里面，當(dāng)M執(zhí)行work stealing從其他P偷不到G時，它可以從全局G隊列獲取G。

協(xié)程經(jīng)歷過程

我們創(chuàng)建一個協(xié)程 go func()經(jīng)歷過程如下圖：

說明：

這里有兩個存儲G的隊列，一個是局部調(diào)度器P的本地隊列、一個是全局G隊列。新創(chuàng)建的G會先保存在P的本地隊列中，如果P的本地隊列已經(jīng)滿了就會保存在全局的隊列中；處理器本地隊列是一個使用數(shù)組構(gòu)成的環(huán)形鏈表，它最多可以存儲 256 個待執(zhí)行任務(wù)。

G只能運行在M中，一個M必須持有一個P，M與P是1：1的關(guān)系。M會從P的本地隊列彈出一個可執(zhí)行狀態(tài)的G來執(zhí)行，如果P的本地隊列為空，就會想其他的MP組合偷取一個可執(zhí)行的G來執(zhí)行；

一個M調(diào)度G執(zhí)行的過程是一個循環(huán)機制；會一直從本地隊列或全局隊列中獲取G

上面說到P的個數(shù)默認(rèn)等于CPU核數(shù)，每個M必須持有一個P才可以執(zhí)行G，一般情況下M的個數(shù)會略大于P的個數(shù)，這多出來的M將會在G產(chǎn)生系統(tǒng)調(diào)用時發(fā)揮作用。類似線程池，Go也提供一個M的池子，需要時從池子中獲取，用完放回池子，不夠用時就再創(chuàng)建一個。

work-stealing調(diào)度算法：當(dāng)M執(zhí)行完了當(dāng)前P的本地隊列隊列里的所有G后，P也不會就這么在那躺尸啥都不干，它會先嘗試從全局隊列隊列尋找G來執(zhí)行，如果全局隊列為空，它會隨機挑選另外一個P，從它的隊列里中拿走一半的G到自己的隊列中執(zhí)行。

如果一切正常，調(diào)度器會以上述的那種方式順暢地運行，但這個世界沒這么美好，總有意外發(fā)生，以下分析goroutine在兩種例外情況下的行為。

Go runtime會在下面的goroutine被阻塞的情況下運行另外一個goroutine：

用戶態(tài)阻塞/喚醒

當(dāng)goroutine因為channel操作或者network I/O而阻塞時（實際上golang已經(jīng)用netpoller實現(xiàn)了goroutine網(wǎng)絡(luò)I/O阻塞不會導(dǎo)致M被阻塞，僅阻塞G，這里僅僅是舉個栗子），對應(yīng)的G會被放置到某個wait隊列(如channel的waitq)，該G的狀態(tài)由_Gruning變?yōu)開Gwaitting，而M會跳過該G嘗試獲取并執(zhí)行下一個G，如果此時沒有可運行的G供M運行，那么M將解綁P，并進(jìn)入sleep狀態(tài)；當(dāng)阻塞的G被另一端的G2喚醒時（比如channel的可讀/寫通知），G被標(biāo)記為，嘗試加入G2所在P的runnext（runnext是線程下一個需要執(zhí)行的 Goroutine。）， 然后再是P的本地隊列和全局隊列。

系統(tǒng)調(diào)用阻塞

當(dāng)M執(zhí)行某一個G時候如果發(fā)生了阻塞操作，M會阻塞，如果當(dāng)前有一些G在執(zhí)行，調(diào)度器會把這個線程M從P中摘除，然后再創(chuàng)建一個新的操作系統(tǒng)的線程(如果有空閑的線程可用就復(fù)用空閑線程)來服務(wù)于這個P。當(dāng)M系統(tǒng)調(diào)用結(jié)束時候，這個G會嘗試獲取一個空閑的P執(zhí)行，并放入到這個P的本地隊列。如果獲取不到P，那么這個線程M變成休眠狀態(tài)， 加入到空閑線程中，然后這個G會被放入全局隊列中。

隊列輪轉(zhuǎn)

可見每個P維護著一個包含G的隊列，不考慮G進(jìn)入系統(tǒng)調(diào)用或IO操作的情況下，P周期性的將G調(diào)度到M中執(zhí)行，執(zhí)行一小段時間，將上下文保存下來，然后將G放到隊列尾部，然后從隊列中重新取出一個G進(jìn)行調(diào)度。

除了每個P維護的G隊列以外，還有一個全局的隊列，每個P會周期性地查看全局隊列中是否有G待運行并將其調(diào)度到M中執(zhí)行，全局隊列中G的來源，主要有從系統(tǒng)調(diào)用中恢復(fù)的G。之所以P會周期性地查看全局隊列，也是為了防止全局隊列中的G被餓死。

除了每個P維護的G隊列以外，還有一個全局的隊列，每個P會周期性地查看全局隊列中是否有G待運行并將其調(diào)度到M中執(zhí)行，全局隊列中G的來源，主要有從系統(tǒng)調(diào)用中恢復(fù)的G。之所以P會周期性地查看全局隊列，也是為了防止全局隊列中的G被餓死。

M0

M0是啟動程序后的編號為0的主線程，這個M對應(yīng)的實例會在全局變量rutime.m0中，不需要在heap上分配，M0負(fù)責(zé)執(zhí)行初始化操作和啟動第一個G，在之后M0就和其他的M一樣了

G0

G0是每次啟動一個M都會第一個創(chuàng)建的goroutine，G0僅用于負(fù)責(zé)調(diào)度G，G0不指向任何可執(zhí)行的函數(shù)，每個M都會有一個自己的G0，在調(diào)度或系統(tǒng)調(diào)用時會使用G0的?？臻g，全局變量的G0是M0的G0

一個G由于調(diào)度被中斷，此后如何恢復(fù)？

中斷的時候?qū)⒓拇嫫骼锏臈Ｐ畔?，保存到自己的G對象里面。當(dāng)再次輪到自己執(zhí)行時，將自己保存的棧信息復(fù)制到寄存器里面，這樣就接著上次之后運行了。

我這里只是根據(jù)自己的理解進(jìn)行了簡單的介紹，想要詳細(xì)了解有關(guān)GMP的底層原理可以去看Go調(diào)度器 G-P-M 模型的設(shè)計者的文檔或直接看源碼

參考： ()

()

如何學(xué)習(xí)GO語言？

Go語言也稱 Golang，兼具效率、性能、安全、健壯等特性。這套Go語言教程（Golang教程）通俗易懂，深入淺出，既適合沒有基礎(chǔ)的讀者快速入門，也適合工作多年的程序員查閱知識點。

Go 語言

這套教程在講解一些知識點時，將 Go 語言和其他多種語言進(jìn)行對比，讓掌握其它編程語言的讀者能迅速理解 Go 語言的特性。Go語言從底層原生支持并發(fā)，無須第三方庫、開發(fā)者的編程技巧和開發(fā)經(jīng)驗就可以輕松搞定。

Go語言（或 Golang）起源于 2007 年，并在 2009 年正式對外發(fā)布。Go 是非常年輕的一門語言，它的主要目標(biāo)是“兼具 Python 等動態(tài)語言的開發(fā)速度和 C/C++ 等編譯型語言的性能與安全性”。

Go語言是編程語言設(shè)計的又一次嘗試，是對類C語言的重大改進(jìn)，它不但能讓你訪問底層操作系統(tǒng)，還提供了強大的網(wǎng)絡(luò)編程和并發(fā)編程支持。Go語言的用途眾多，可以進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)編程、系統(tǒng)編程、并發(fā)編程、分布式編程。

Go語言的推出，旨在不損失應(yīng)用程序性能的情況下降低代碼的復(fù)雜性，具有“部署簡單、并發(fā)性好、語言設(shè)計良好、執(zhí)行性能好”等優(yōu)勢，目前國內(nèi)諸多 IT 公司均已采用Go語言開發(fā)項目。Go語言有時候被描述為“C 類似語言”，或者是“21 世紀(jì)的C語言”。Go 從C語言繼承了相似的表達(dá)式語法、控制流結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)類型、調(diào)用參數(shù)傳值、指針等很多思想，還有C語言一直所看中的編譯后機器碼的運行效率以及和現(xiàn)有操作系統(tǒng)的無縫適配。

因為Go語言沒有類和繼承的概念，所以它和 Java 或 C++ 看起來并不相同。但是它通過接口（interface）的概念來實現(xiàn)多態(tài)性。Go語言有一個清晰易懂的輕量級類型系統(tǒng)，在類型之間也沒有層級之說。因此可以說Go語言是一門混合型的語言。

此外，很多重要的開源項目都是使用Go語言開發(fā)的，其中包括 Docker、Go-Ethereum、Thrraform 和 Kubernetes。Go 是編譯型語言，Go 使用編譯器來編譯代碼。編譯器將源代碼編譯成二進(jìn)制（或字節(jié)碼）格式；在編譯代碼時，編譯器檢查錯誤、優(yōu)化性能并輸出可在不同平臺上運行的二進(jìn)制文件。要創(chuàng)建并運行 Go 程序，程序員必須執(zhí)行如下步驟。

使用文本編輯器創(chuàng)建 Go 程序；

保存文件；編譯程序；運行編譯得到的可執(zhí)行文件。

這不同于 Python、Ruby 和 JavaScript 等語言，它們不包含編譯步驟。Go 自帶了編譯器，因此無須單獨安裝編譯器。

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如何使用Go語言實現(xiàn)遠(yuǎn)程執(zhí)行命令

一般命令

所謂一般命令，就是在一定時間內(nèi)會執(zhí)行完的命令。比如 grep, cat 等等。 執(zhí)行命令的步驟是：連接，執(zhí)行，獲取結(jié)果

連接

連接包含了認(rèn)證，可以使用 password 或者 sshkey 2種方式來認(rèn)證。下面的示例為了簡單，使用了密碼認(rèn)證的方式來完成連接。

import (

"fmt"

"time"

"golang.org/x/crypto/ssh"

)

func connect(user, password, host string, port int) (*ssh.Session, error) {

var (

auth []ssh.AuthMethod

addr string

clientConfig *ssh.ClientConfig

client *ssh.Client

session *ssh.Session

err error

)

// get auth method

auth = make([]ssh.AuthMethod, 0)

auth = append(auth, ssh.Password(password))

clientConfig = ssh.ClientConfig{

User: user,

Auth: auth,

Timeout: 30 * time.Second,

}

// connet to ssh

addr = fmt.Sprintf("%s:%d", host, port)

if client, err = ssh.Dial("tcp", addr, clientConfig); err != nil {

return nil, err

}

// create session

if session, err = client.NewSession(); err != nil {

return nil, err

}

return session, nil

}

連接的方法很簡單，只要提供登錄主機的 用戶*， *密碼*， *主機名或者IP*， *SSH端口

執(zhí)行，命令獲取結(jié)果

連接成功后，執(zhí)行命令很簡單

import (

"fmt"

"log"

"os"

"time"

"golang.org/x/crypto/ssh"

)

func main() {

session, err := connect("root", "xxxxx", "127.0.0.1", 22)

if err != nil {

log.Fatal(err)

}

defer session.Close()

session.Run("ls /; ls /abc")

}

上面代碼運行之后，雖然命令正常執(zhí)行了，但是沒有正常輸出的結(jié)果，也沒有異常輸出的結(jié)果。 要想顯示結(jié)果，需要將 session 的 Stdout 和 Stderr 重定向 修改 func main 為如下：

func main() {

session, err := connect("root", "xxxxx", "127.0.0.1", 22)

if err != nil {

log.Fatal(err)

}

defer session.Close()

session.Stdout = os.Stdout

session.Stderr = os.Stderr

session.Run("ls /; ls /abc")

}

這樣就能在屏幕上顯示正常，異常的信息了。

交互式命令

上面的方式無法遠(yuǎn)程執(zhí)行交互式命令，比如 top ， 遠(yuǎn)程編輯一個文件，比如 vi /etc/nginx/nginx.conf 如果要支持交互式的命令，需要當(dāng)前的terminal來接管遠(yuǎn)程的 PTY。

func main() {

session, err := connect("root", "olordjesus", "dockers.iotalabs.io", 2210)

if err != nil {

log.Fatal(err)

}

defer session.Close()

fd := int(os.Stdin.Fd())

oldState, err := terminal.MakeRaw(fd)

if err != nil {

panic(err)

}

defer terminal.Restore(fd, oldState)

// excute command

session.Stdout = os.Stdout

session.Stderr = os.Stderr

session.Stdin = os.Stdin

termWidth, termHeight, err := terminal.GetSize(fd)

if err != nil {

panic(err)

}

// Set up terminal modes

modes := ssh.TerminalModes{

ssh.ECHO: 1, // enable echoing

ssh.TTY_OP_ISPEED: 14400, // input speed = 14.4kbaud

ssh.TTY_OP_OSPEED: 14400, // output speed = 14.4kbaud

}

// Request pseudo terminal

if err := session.RequestPty("xterm-256color", termHeight, termWidth, modes); err != nil {

log.Fatal(err)

}

session.Run("top")

}

網(wǎng)頁名稱：go語言程序執(zhí)行過程 go程序運行
本文地址：http://www.rwnh.cn/article28/higojp.html

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