Goroutines切换时，CPU上下文会发生什么？

Question

如果我正确理解goroutine在系统线程之上的工作方式-它们从队列中一个接一个地运行。 但这是否意味着每个goroutine都会将其上下文加载/卸载到CPU？ 如果是，系统线程和goroutines之间有什么区别？

最重要的问题是上下文切换的时间成本。 这是正确的吗？

检测哪种goroutine请求哪些数据的基础是什么？ 例如：我正在从goroutine A向DB发送请求，并且不等待响应，并且同时切换到下一个goroutine。 系统如何理解请求来自A而不是来自B或C？

Answer 1

Goroutine，内存和OS线程

Go具有可根据需要增长的分段堆栈。 运行时执行调度，而不是操作系统。 运行时将goroutine复用到相对较少的实际OS线程上。

Goroutines切换成本

Goroutine是协同调度的，当发生切换时，仅需要保存/恢复3个寄存器-程序计数器，堆栈指针和DX。 从操作系统的角度来看，Go程序的行为就像一个事件驱动程序。

Goroutine和CPU

您不能直接控制运行时将创建的线程数。 通过调用runtime.GOMAXPROCS(n)设置变量GOMAXPROCS，可以设置程序使用的处理器内核数量。

程序计数器

和一个完全不同的故事

在计算中，程序是计算机要执行的一组特定的有序操作。 指令是程序赋予计算机处理器的命令。 在计算机内，地址是内存或存储中的特定位置。 程序计数器寄存器是处理器使用的一小部分数据保存位置之一。

这是关于程序如何工作以及如何相互通信的另一个故事，它与goroutine主题没有直接关系。

资料来源：

• http://blog.nindalf.com/how-goroutines-work/
• https://gobyexample.com/goroutines
• http://tleyden.github.io/blog/2014/10/30/goroutines-vs-threads/
• http://whatis.techtarget.com/definition/program-counter

Answer 2

Gs，Ms，Ps

“ G”只是一个goroutine。 用类型g表示。 当goroutine退出时，其g对象将返回到空闲gs池中，以后可用于其他一些goroutine。

“ M”是一个OS线程，可以执行用户Go代码，运行时代码，系统调用或处于空闲状态。 用类型m表示。 一次可以有任意多个M，因为在系统调用中可能会阻塞任何数量的线程。

最后，“ P”表示执行用户Go代码所需的资源，例如调度程序和内存分配器状态。 用类型p表示。 确实有GOMAXPROCSP。 可以将AP视为OS调度程序中的CPU，并将p类型的内容视为每个CPU状态。 这是放置状态的好地方，该状态需要进行分片以提高效率，但不必按线程或按规范进行分配。

调度程序的工作是匹配一个G（要执行的代码），一个M（要在哪里执行）和一个P（执行它的权利和资源）。 当M停止执行用户Go代码时（例如通过输入系统调用），它将M返回到空闲的P池。 为了恢复执行用户Go代码（例如，从系统调用返回时），它必须从空闲池中获取P。

所有g，m和p对象都是堆分配的，但是从不释放，因此它们的内存保持类型稳定。 结果，运行时可以避免调度程序深度的写障碍。

用户堆栈和系统堆栈

每个非死G都有一个与之关联的用户堆栈，这是用户Go代码执行的对象。 用户堆栈开始时很小（例如2K），并且会动态增长或缩小。

每个M都有一个与之关联的系统堆栈（也称为M的“ g0”堆栈，因为它是作为存根G实现的），在Unix平台上，还有一个信号堆栈（也称为M的“ gsignal”堆栈）。 系统和信号堆栈无法增长，但足够大以执行运行时和cgo代码（纯Go二进制文件中为8K； cgo二进制文件中系统分配）。

运行时代码通常使用systemstack，mcall或asmcgocall临时切换到系统堆栈，以执行不能被抢占，不能增长用户堆栈或切换用户goroutine的任务。 在系统堆栈上运行的代码是隐式不可抢占的，并且垃圾收集器不会扫描系统堆栈。 在系统堆栈上运行时，当前用户堆栈不用于执行。

参考： https : //github.com/golang/go/blob/master/src/runtime/HACKING.md