1 概念梳理
1.1 线程
通常语义中的线程，指的是内核级线程，核心点如下：
（1）是操作系统最小调度单元；
（2）创建、销毁、调度交由内核完成，cpu 需完成用户态与内核态间的切换；
（3）可充分利用多核，实现并行.
1.2 协程
协程，又称为用户级线程，核心点如下：
（1）与线程存在映射关系，为 M：1；
（2）创建、销毁、调度在用户态完成，对内核透明，所以更轻；
（3）从属同一个内核级线程，无法并行；一个协程阻塞会导致从属同一线程的所有协程无法执行.
1.3 Goroutine
Goroutine，经 Golang 优化后的特殊“协程”，核心点如下：
（1）与线程存在映射关系，为 M：N；
（2）创建、销毁、调度在用户态完成，对内核透明，足够轻便；
（3）可利用多个线程，实现并行；
（4）通过调度器的斡旋，实现和线程间的动态绑定和灵活调度；
（5）栈空间大小可动态扩缩，因地制宜.
1.4 对比
三个模型的各项能力对比如下:
| 模型 | 弱依赖内核 | 可并行 | 可应对阻塞 | 栈可动态扩缩 |
| 线程 | ❎ | ✅ | ✅ | ❎ |
| 协程 | ✅ | ❎ | ❎ | ❎ |
| goroutine | ✅ | ✅ | ✅ | ✅ |
综上，goroutine 可说是博采众长之物.
实际上，“灵活调度” 一词概括得实在过于简要，Golang 在调度 goroutine 时，针对“如何减少加锁行为”，“如何避免资源不均”等问题都给出了精彩的解决方案，这一切都得益于经典的 “gmp” 模型，而这些，就留待第 2 节展开介绍.
2 gmp 模型
gmp = goroutine + machine + proceSSOr （+ 一套有机组合的机制），下面先单独拆出每个组件进行介绍，最后再总览全局，对 gmp 进行总述.
2.1 g
（1）g 即goroutine，是 golang 中对协程的抽象；
（2）g 有自己的运行栈、状态、以及执行的任务函数（用户通过 go func 指定）；
（3）g 需要绑定到 p 才能执行，在 g 的视角中，p 就是它的 cpu.
2.2 p
（1）p 即 processor，是 golang 中的调度器；
（2）p 是 gmp 的中枢，借由 p 承上启下，实现 g 和 m 之间的动态有机结合；
（3）对 g 而言，p 是其 cpu，g 只有被 p 调度，才得以执行；
（4）对 m 而言，p 是其执行代理，为其提供必要信息的同时（可执行的 g、内存分配情况等），并隐藏了繁杂的调度细节；
（5）p 的数量决定了 g 最大并行数量，可由用户通过 GOMAXPROCS 进行设定（超过 CPU 核数时无意义）.
2.3 m
（1）m 即 machine，是 golang 中对线程的抽象；
（2）m 不直接执行 g，而是先和 p 绑定，由其实现代理；
（3）借由 p 的存在，m 无需和 g 绑死，也无需记录 g 的状态信息，因此 g 在全生命周期中可以实现跨 m 执行.
2.4 gmp
GMP 宏观模型如上图所示，下面对其要点和细节进行逐一介绍：
（1）M 是线程的抽象；G 是 goroutine；P 是承上启下的调度器；
（2）M调度G前，需要和P绑定；
（3）全局有多个M和多个P，但同时并行的G的最大数量等于P的数量；
（4）G的存放队列有三类：P的本地队列；全局队列；和wait队列（图中未展示，为io阻塞就绪态goroutine队列）；
（5）M调度G时，优先取P本地队列，其次取全局队列，最后取wait队列；这样的好处是，取本地队列时，可以接近于无锁化，减少全局锁竞争；
（6）为防止不同P的闲忙差异过大，设立work-stealing机制，本地队列为空的P可以尝试从其他P本地队列偷取一半的G补充到自身队列.
文字性总结难免有些过于含糊和空洞，对一些细节的描述总是不够精确的.下面照旧开启源码走读流程，从代码中寻求理论证明和细节补充.
3 核心数据结构
gmp 数据结构定义为 runtime/runtime2.go 文件中，由于各个类的成员属性较多，那么只摘取核心字段进行介绍.
3.1 g
type g struct {
// ...
m *m
// ...
sched gobuf
// ...
}
type gobuf struct {
sp uintptr
pc uintptr
ret uintptr
bp uintptr // for framepointer-enabled architectures
}（1）m：在 p 的代理，负责执行当前 g 的 m；
（2）sched.sp：保存 CPU 的 rsp 寄存器的值，指向函数调用栈栈顶；
（3）sched.pc：保存 CPU 的 rip 寄存器的值，指向程序下一条执行指令的地址；
（4）sched.ret：保存系统调用的返回值；
（5）sched.bp：保存 CPU 的 rbp 寄存器的值，存储函数栈帧的起始位置.
其中 g 的生命周期由以下几种状态组成：
const(
_Gidle = itoa // 0
_Grunnable // 1
_Grunning // 2
_Gsyscall // 3
_Gwaiting // 4
_Gdead // 6
_Gcopystack // 8
_Gpreempted // 9
)（1）_Gidle 值为 0，为协程开始创建时的状态，此时尚未初始化完成；
（2）_Grunnable 值 为 1，协程在待执行队列中，等待被执行；
（3）_Grunning 值为 2，协程正在执行，同一时刻一个 p 中只有一个 g 处于此状态；
（4）_Gsyscall 值为 3，协程正在执行系统调用；
（5）_Gwaiting 值为 4，协程处于挂起态，需要等待被唤醒. gc、channel 通信或者锁操作时经常会进入这种状态；
（6）_Gdead 值为 6，协程刚初始化完成或者已经被销毁，会处于此状态；
（7）_Gcopystack 值为 8，协程正在栈扩容流程中；
（8）_Greempted 值为 9，协程被抢占后的状态.
3.2 m
type m struct {
g0 *g // goroutine with scheduling stack
// ...
tls [tlsSlots]uintptr // thread-local storage (for x86 extern register)
// ...
}（1）g0：一类特殊的调度协程，不用于执行用户函数，负责执行 g 之间的切换调度. 与 m 的关系为 1:1；
（2）tls：thread-local storage，线程本地存储，存储内容只对当前线程可见. 线程本地存储的是 m.tls 的地址，m.tls[0] 存储的是当前运行的 g，因此线程可以通过 g 找到当前的 m、p、g0 等信息.
3.3 p
type p struct {
// ...
runqhead uint32
runqtail uint32
runq [256]guintptr
runnext guintptr
// ...
}（1）runq：本地 goroutine 队列，最大长度为 256.
（2）runqhead：队列头部；
（3）runqtail：队列尾部；
（4）runnext：下一个可执行的 goroutine.
3.4 schedt
type schedt struct {
// ...
lock mutex
// ...
runq gQueue
runqsize int32
// ...
}sched 是全局 goroutine 队列的封装：
（1）lock：一把操作全局队列时使用的锁；
（2）runq：全局 goroutine 队列；
（3）runqsize：全局 goroutine 队列的容量.
4 调度流程
4.1 两种 g 的转换
I 负责调度普通 g 的 g0，执行固定的调度流程，与 m 的关系为一对一；
II 负责执行用户函数的普通 g.
m 通过 p 调度执行的 goroutine 永远在普通 g 和 g0 之间进行切换，当 g0 找到可执行的 g 时，会调用 gogo 方法，调度 g 执行用户定义的任务；当 g 需要主动让渡或被动调度时，会触发 mcall 方法，将执行权重新交还给 g0.
gogo 和 mcall 可以理解为对偶关系，其定义位于 runtime/stubs.go 文件中.
func gogo(buf *gobuf)
// ...
func mcall(fn func(*g))
4.2 调度类型
这种广义“调度”可分为几种类型：
（1）主动调度
一种用户主动执行让渡的方式，主要方式是，用户在执行代码中调用了 runtime.Gosched 方法，此时当前 g 会当让出执行权，主动进行队列等待下次被调度执行.
代码位于 runtime/proc.go
func Gosched() {
checkTimeouts()
mcall(gosched_m)
}
（2）被动调度
因当前不满足某种执行条件，g 可能会陷入阻塞态无法被调度，直到关注的条件达成后，g才从阻塞中被唤醒，重新进入可执行队列等待被调度.
常见的被动调度触发方式为因 channel 操作或互斥锁操作陷入阻塞等操作，底层会走进 gopark 方法.
代码位于 runtime/proc.go
func gopark(unlockf func(*g, unsafe.Pointer) bool, lock unsafe.Pointer, reason waitReason, traceEv byte, traceskip int) {
// ...
mcall(park_m)
}goready 方法通常与 gopark 方法成对出现，能够将 g 从阻塞态中恢复，重新进入等待执行的状态.
代码位于 runtime/proc.go
func goready(gp *g, traceskip int) {
systemstack(func() {
ready(gp, traceskip, true)
})
}
（3）正常调度：
g 中的执行任务已完成，g0 会将当前 g 置为死亡状态，发起新一轮调度.
（4）抢占调度：
倘若 g 执行系统调用超过指定的时长，且全局的 p 资源比较紧缺，此时将 p 和 g 解绑，抢占出来用于其他 g 的调度. 等 g 完成系统调用后，会重新进入可执行队列中等待被调度.
值得一提的是，前 3 种调度方式都由 m 下的 g0 完成，唯独抢占调度不同.
因为发起系统调用时需要打破用户态的边界进入内核态，此时 m 也会因系统调用而陷入僵直，无法主动完成抢占调度的行为.
因此，在 Golang 进程会有一个全局监控协程 monitor g 的存在，这个 g 会越过 p 直接与一个 m 进行绑定，不断轮询对所有 p 的执行状况进行监控. 倘若发现满足抢占调度的条件，则会从第三方的角度出手干预，主动发起该动作.
4.3 宏观调度流程
集齐各部分理论碎片之后，我们可以尝试对 gmp 的宏观调度流程进行整体串联：
（1）以 g0 -> g -> g0 的一轮循环为例进行串联；
（2）g0 执行 schedule() 函数，寻找到用于执行的 g；
（3）g0 执行 execute() 方法，更新当前 g、p 的状态信息，并调用 gogo() 方法，将执行权交给 g；
（4）g 因主动让渡( gosche_m() )、被动调度( park_m() )、正常结束( goexit0() )等原因，调用 m_call 函数，执行权重新回到 g0 手中；
（5）g0 执行 schedule() 函数，开启新一轮循环.
4.4 schedule
调度流程的主干方法是位于 runtime/proc.go 中的 schedule 函数，此时的执行权位于 g0 手中：
func schedule() {
// ...
gp, inheritTime, tryWakeP := findRunnable() // blocks until work is available
// ...
execute(gp, inheritTime)
}（1）寻找到下一个执行的 goroutine；
（2）执行该 goroutine.
4.5 findRunnable
func findRunnable() (gp *g, inheritTime, tryWakeP bool) {
_g_ := getg()
top:
_p_ := _g_.m.p.ptr()
// ...
if _p_.schedtick%61 == 0 && sched.runqsize > 0 {
lock(&sched.lock)
gp = globrunqget(_p_, 1)
unlock(&sched.lock)
if gp != nil {
return gp, false, false
}
}
// ...
if gp, inheritTime := runqget(_p_); gp != nil {
return gp, inheritTime, false
}
// ...
if sched.runqsize != 0 {
lock(&sched.lock)
gp := globrunqget(_p_, 0)
unlock(&sched.lock)
if gp != nil {
return gp, false, false
}
}
if netpollinited() && atomic.Load(&netpollWaiters) > 0 && atomic.Load64(&sched.lastpoll) != 0 {
if list := netpoll(0); !list.empty() { // non-blocking
gp := list.pop()
injectglist(&list)
casgstatus(gp, _Gwaiting, _Grunnable)
return gp, false, false
}
}
// ...
procs := uint32(gomaxprocs)
if _g_.m.spinning || 2*atomic.Load(&sched.nmspinning) < procs-atomic.Load(&sched.npidle) {
if !_g_.m.spinning {
_g_.m.spinning = true
atomic.Xadd(&sched.nmspinning, 1)
}
gp, inheritTime, tnow, w, newWork := stealWork(now)
now = tnow
if gp != nil {
// Successfully stole.
return gp, inheritTime, false
}
if newWork {
// There may be new timer or GC work; restart to
// discover.
goto top
}
if w != 0 && (pollUntil == 0 || w < pollUntil) {
// Earlier timer to wait for.
pollUntil = w
}
}
//
（1）p 每执行 61 次调度，会从全局队列中获取一个 goroutine 进行执行，并将一个全局队列中的 goroutine 填充到当前 p 的本地队列中.
if _p_.schedtick%61 == 0 && sched.runqsize > 0 {
lock(&sched.lock)
gp = globrunqget(_p_, 1)
unlock(&sched.lock)
if gp != nil {
return gp, false, false
}
}
除了获取一个 g 用于执行外，还会额外将一个 g 从全局队列转移到 p 的本地队列，让全局队列中的 g 也得到更充分的执行机会.
func globrunqget(_p_ *p, max int32) *g {
if sched.runqsize == 0 {
return nil
}
n := sched.runqsize/gomaxprocs + 1
if n > sched.runqsize {
n = sched.runqsize
}
if max > 0 && n > max {
n = max
}
if n > int32(len(_p_.runq))/2 {
n = int32(len(_p_.runq)) / 2
}
sched.runqsize -= n
gp := sched.runq.pop()
n--
for ; n > 0; n-- {
gp1 := sched.runq.pop()
runqput(_p_, gp1, false)
}
return gp
将一个 g 由全局队列转移到 p 本地队列的执行逻辑位于 runqput 方法中：
func runqput(_p_ *p, gp *g, next bool) {
// ...
retry:
h := atomic.LoadAcq(&_p_.runqhead) // load-acquire, synchronize with consumers
t := _p_.runqtail
if t-h < uint32(len(_p_.runq)) {
_p_.runq[t%uint32(len(_p_.runq))].set(gp)
atomic.StoreRel(&_p_.runqtail, t+1) // store-release, makes the item available for consumption
return
}
if runqputslow(_p_, gp, h, t) {
return
}
// the queue is not full, now the put above must succeed
goto retry
I 取得 p 本地队列队首的索引，同时对本地队列加锁：
h := atomic.LoadAcq(&_p_.runqhead)
II 倘若 p 的局部队列未满，则成功转移 g，将 p 的对尾索引 runqtail 值加 1 并解锁队列.
if t-h < uint32(len(_p_.runq)) {
_p_.runq[t%uint32(len(_p_.runq))].set(gp)
atomic.StoreRel(&_p_.runqtail, t+1) // store-release, makes the item available for consumption
return
}
func runqputslow(_p_ *p, gp *g, h, t uint32) bool {
var batch [len(_p_.runq)/2 + 1]*g
// First, grab a batch from local queue.
n := t - h
n = n / 2
// ...
for i := uint32(0); i < n; i++ {
batch[i] = _p_.runq[(h+i)%uint32(len(_p_.runq))].ptr()
}
if !atomic.CasRel(&_p_.runqhead, h, h+n) { // cas-release, commits consume
return false
}
batch[n] = gp
// Link the goroutines.
for i := uint32(0); i < n; i++ {
batch[i].schedlink.set(batch[i+1])
}
var q gQueue
q.head.set(batch[0])
q.tail.set(batch[n])
// Now put the batch on global queue.
lock(&sched.lock)
globrunqputbatch(&q, int32(n+1))
unlock(&sched.lock)
return true
（2）尝试从 p 本地队列中获取一个可执行的 goroutine，核心逻辑位于 runqget 方法中：
if gp, inheritTime := runqget(_p_); gp != nil {
return gp, inheritTime, false
}
func runqget(_p_ *p) (gp *g, inheritTime bool) {
if next != 0 && _p_.runnext.cas(next, 0) {
return next.ptr(), true
}
for {
h := atomic.LoadAcq(&_p_.runqhead) // load-acquire, synchronize with other consumers
t := _p_.runqtail
if t == h {
return nil, false
}
gp := _p_.runq[h%uint32(len(_p_.runq))].ptr()
if atomic.CasRel(&_p_.runqhead, h, h+1) { // cas-release, commits consume
return gp, false
}
}
I 倘若当前 p 的 runnext 非空，直接获取即可：
if next != 0 && _p_.runnext.cas(next, 0) {
return next.ptr(), true
}
II 加锁从 p 的本地队列中获取 g.
需要注意，虽然本地队列是属于 p 独有的，但是由于 work-stealing 机制的存在，其他 p 可能会前来执行窃取动作，因此操作仍需加锁.
但是，由于窃取动作发生的频率不会太高，因此当前 p 取得锁的成功率是很高的，因此可以说p 的本地队列是接近于无锁化，但没有达到真正意义的无锁.
for {
h := atomic.LoadAcq(&_p_.runqhead) // load-acquire, synchronize with other consumers
// ...
}
III 倘若本地队列为空，直接终止并返回；
h := atomic.LoadAcq(&_p_.runqhead) // load-acquire, synchronize with other consumers
t := _p_.runqtail
if t == h {
return nil, false
}
IV 倘若本地队列存在 g，则取得队首的 g，解锁并返回.
gp := _p_.runq[h%uint32(len(_p_.runq))].ptr()
if atomic.CasRel(&_p_.runqhead, h, h+1) { // cas-release, commits consume
return gp, false
}
（3）倘若本地队列没有可执行的 g，会从全局队列中获取：
if sched.runqsize != 0 {
lock(&sched.lock)
gp := globrunqget(_p_, 0)
unlock(&sched.lock)
if gp != nil {
return gp, false, false
}
}加锁，尝试并从全局队列中取队首的元素.
（4）倘若本地队列和全局队列都没有 g，则会获取准备就绪的网络协程：
if netpollinited() && atomic.Load(&netpollWaiters) > 0 && atomic.Load64(&sched.lastpoll) != 0 {
if list := netpoll(0); !list.empty() { // non-blocking
gp := list.pop()
injectglist(&list)
casgstatus(gp, _Gwaiting, _Grunnable)
return gp, false, false
}
}
需要注意的是，刚获取网络协程时，g 的状态是处于 waiting 的，因此需要先更新为 runnable 状态.
（5）work-stealing: 从其他 p 中偷取 g.
func stealWork(now int64) (gp *g, inheritTime bool, rnow, pollUntil int64, newWork bool) {
pp := getg().m.p.ptr()
ranTimer := false
const stealTries = 4
for i := 0; i < stealTries; i++ {
stealTimersOrRunNextG := i == stealTries-1
for enum := stealOrder.start(fastrand()); !enum.done(); enum.next() {
// ...
}
}
return nil, false, now, pollUntil, ranTime偷取操作至多会遍历全局的 p 队列 4 次，过程中只要找到可窃取的 p 则会立即返回.
为保证窃取行为的公平性，遍历的起点是随机的. 窃取动作的核心逻辑位于 runqgrab 方法当中：
func runqgrab(_p_ *p, batch *[256]guintptr, batchHead uint32, stealRunNextG bool) uint32 {
for {
h := atomic.LoadAcq(&_p_.runqhead) // load-acquire, synchronize with other consumers
t := atomic.LoadAcq(&_p_.runqtail) // load-acquire, synchronize with the producer
n := t - h
n = n - n/2
if n == 0 {
if stealRunNextG {
// Try to steal from _p_.runnext.
if next := _p_.runnext; next != 0 {
if _p_.status == _Prunning {
if GOOS != "windows" && GOOS != "openbsd" && GOOS != "netbsd" {
usleep(3)
} else {
osyield()
}
}
if !_p_.runnext.cas(next, 0) {
continue
}
batch[batchHead%uint32(len(batch))] = next
return 1
}
}
return 0
}
if n > uint32(len(_p_.runq)/2) { // read inconsistent h and t
continue
}
for i := uint32(0); i < n; i++ {
g := _p_.runq[(h+i)%uint32(len(_p_.runq))]
batch[(batchHead+i)%uint32(len(batch))] = g
}
if atomic.CasRel(&_p_.runqhead, h, h+n) { // cas-release, commits consume
return n
}
}
}
I 每次对一个 p 尝试窃取前，会对其局部队列加锁；
h := atomic.LoadAcq(&_p_.runqhead) // load-acquire, synchronize with other consumers
t := atomic.LoadAcq(&_p_.runqtail) // load-acquire, synchronize with the producer
II 尝试偷取其现有的一半 g，并且返回实际偷取的数量.
n := t - h
n = n - n/2
// ...
for i := uint32(0); i < n; i++ {
g := _p_.runq[(h+i)%uint32(len(_p_.runq))]
batch[(batchHead+i)%uint32(len(batch))] = g
}
if atomic.CasRel(&_p_.runqhead, h, h+n) { // cas-release, commits consume
return n
}
4.6 execute
func execute(gp *g, inheritTime bool) {
_g_ := getg()
_g_.m.curg = gp
gp.m = _g_.m
casgstatus(gp, _Grunnable, _Grunning)
gp.waitsince = 0
gp.preempt = false
gp.stackguard0 = gp.stack.lo + _StackGuard
if !inheritTime {
_g_.m.p.ptr().schedtick++
}
gogo(&gp.sched)（1）更新 g 的状态信息，建立 g 与 m 之间的绑定关系；
（2）更新 p 的总调度次数；
（3）调用 gogo 方法，执行 goroutine 中的任务.
4.7 gosched_m
g 执行主动让渡时，会调用 mcall 方法将执行权归还给 g0，并由 g0 调用 gosched_m 方法，位于 runtime/proc.go 文件中：
func Gosched() {
// ...
mcall(gosched_m)
}
func gosched_m(gp *g) {
goschedImpl(gp)
}
func goschedImpl(gp *g) {
status := readgstatus(gp)
if status&^_Gscan != _Grunning {
dumpgstatus(gp)
throw("bad g status")
}
casgstatus(gp, _Grunning, _Grunnable)
dropg()
lock(&sched.lock)
globrunqput(gp)
unlock(&sched.lock)
schedule()（1）将当前 g 的状态由执行中切换为待执行 _Grunnable：
casgstatus(gp, _Grunning, _Grunnable)（2）调用 dropg() 方法，将当前的 m 和 g 解绑；
func dropg() {
_g_ := getg()
setMNoWB(&_g_.m.curg.m, nil)
setGNoWB(&_g_.m.curg, nil)
}（3）将 g 添加到全局队列当中：
lock(&sched.lock)
globrunqput(gp)
unlock(&sched.lock（4）开启新一轮的调度：
schedule()
4.8 park_m 与 ready
g 需要被动调度时，会调用 mcall 方法切换至 g0，并调用 park_m 方法将 g 置为阻塞态，执行流程位于 runtime/proc.go 的 gopark 方法当中：
func gopark(unlockf func(*g, unsafe.Pointer) bool, lock unsafe.Pointer, reason waitReason, traceEv byte, traceskip int) {
// ...
mcall(park_m)
}
func park_m(gp *g) {
_g_ := getg()
casgstatus(gp, _Grunning, _Gwaiting)
dropg()
// ...
schedule()（1）将当前 g 的状态由 running 改为 waiting；
（2）将 g 与 m 解绑；
（3）执行新一轮的调度 schedule.
当因被动调度陷入阻塞态的 g 需要被唤醒时，会由其他协程执行 goready 方法将 g 重新置为可执行的状态，方法位于 runtime/proc.go .
被动调度如果需要唤醒，则会其他 g 负责将 g 的状态由 waiting 改为 runnable，然后会将其添加到唤醒者的 p 的本地队列中：
func goready(gp *g, traceskip int) {
systemstack(func() {
ready(gp, traceskip, true)
})
}
func ready(gp *g, traceskip int, next bool) {
// ...
_g_ := getg()
// ...
casgstatus(gp, _Gwaiting, _Grunnable)
runqput(_g_.m.p.ptr(), gp, next)
// ...
}（1）先将 g 的状态从阻塞态改为可执行的状态；
（2）调用 runqput 将当前 g 添加到唤醒者 p 的本地队列中，如果队列满了，会连带 g 一起将一半的元素转移到全局队列.
4.9 goexit0
当 g 执行完成时，会先执行 mcall 方法切换至 g0，然后调用 goexit0 方法，内容为 runtime/proc.go：
// Finishes execution of the current goroutine.
func goexit1() {
// ...
mcall(goexit0)
}
func goexit0(gp *g) {
_g_ := getg()
_p_ := _g_.m.p.ptr()
casgstatus(gp, _Grunning, _Gdead)
// ...
gp.m = nil
// ...
dropg()
// ...
schedule()（1）将 g 状态置为 dead；
（2）解绑 g 和 m；
（3）开启新一轮的调度.
4.10 retake
与 4.7-4.9 小节的区别在于，抢占调度的执行者不是 g0，而是一个全局的 monitor g，代码位于 runtime/proc.go 的 retake 方法中：
func retake(now int64) uint32 {
n := 0
lock(&allpLock)
for i := 0; i < len(allp); i++ {
_p_ := allp[i]
if _p_ == nil {
// This can happen if procresize has grown
// allp but not yet created new Ps.
continue
}
pd := &_p_.sysmontick
// ...
if s == _Psyscall {
// ...
if runqempty(_p_) && atomic.Load(&sched.nmspinning)+atomic.Load(&sched.npidle) > 0 && pd.syscallwhen+10*1000*1000 > now {
continue
}
unlock(&allpLock)
if atomic.Cas(&_p_.status, s, _Pidle) {
n++
_p_.syscalltick++
handoffp(_p_)
}
incidlelocked(1)
lock(&allpLock)
}
}
unlock(&allpLock)
return uint32(n)
}（1）加锁后，遍历全局的 p 队列，寻找需要被抢占的目标：
lock(&allpLock)
for i := 0; i < len(allp); i++ {
_p_ := allp[i]
// ...
}
unlock(&allpLock)（2）倘若某个 p 同时满足下述条件，则会进行抢占调度：
I 执行系统调用超过 10 ms；
II p 本地队列有等待执行的 g；
III 或者当前没有空闲的 p 和 m.
if s == _Psyscall {
// ...
if runqempty(_p_) && atomic.Load(&sched.nmspinning)+atomic.Load(&sched.npidle) > 0 && pd.syscallwhen+10*1000*1000 > now {
continue
}
// ... 抢占调度
lock(&allpLock)
}（3）抢占调度的步骤是，先将当前 p 的状态更新为 idle，然后步入 handoffp 方法中，判断是否需要为 p 寻找接管的 m（因为其原本绑定的 m 正在执行系统调用）：
if atomic.Cas(&_p_.status, s, _Pidle) {
n++
_p_.syscalltick++
handoffp(_p_)
}
（4）当以下四个条件满足其一时，则需要为 p 获取新的 m：
I 当前 p 本地队列还有待执行的 g；
II 全局繁忙（没有空闲的 p 和 m，全局 g 队列为空）
III 需要处理网络 socket 读写请求
func handoffp(_p_ *p) {
if !runqempty(_p_) || sched.runqsize != 0 {
startm(_p_, false)
return
}
if atomic.Load(&sched.nmspinning)+atomic.Load(&sched.npidle) == 0 && atomic.Cas(&sched.nmspinning, 0, 1) {
startm(_p_, true)
return
}
lock(&sched.lock)
// ...
if sched.runqsize != 0 {
unlock(&sched.lock)
startm(_p_, false)
return
}
// If this is the last running P and nobody is polling network,
// need to wakeup another M to poll network.
if sched.npidle == uint32(gomaxprocs-1) && atomic.Load64(&sched.lastpoll) != 0 {
unlock(&sched.lock)
startm(_p_, false)
return
}
// ...
（5）获取 m 时，会先尝试获取已有的空闲的 m，若不存在，则会创建一个新的 m.
func startm(_p_ *p, spinning bool) {
mp := acquirem()
lock(&sched.lock)
// ...
nmp := mget()
if nmp == nil {
id := mReserveID()
unlock(&sched.lock)
var fn func()
// ...
newm(fn, _p_, id)
// ...
return
}
unlock(&sched.lock)
// ...
}
4.11 reentersyscall 和 exitsyscall
本小节同样与 g 的系统调用有关，但是视角切换回发生系统调用前，与 g 绑定的原 m 当中.
在 m 需要执行系统调用前，会先执行位于 runtime/proc.go 的 reentersyscall 的方法：
func reentersyscall(pc, sp uintptr) {
_g_ := getg()
// ...
save(pc, sp)
_g_.syscallsp = sp
_g_.syscallpc = pc
casgstatus(_g_, _Grunning, _Gsyscall)
// ...
pp := _g_.m.p.ptr()
pp.m = 0
_g_.m.oldp.set(pp)
_g_.m.p = 0
atomic.Store(&pp.status, _Psyscall)
// ...（1）此时执行权同样位于 m 的 g0 手中；
（2）保存当前 g 的执行环境；
save(pc, sp)
_g_.syscallsp = sp
_g_.syscallpc = p
（3）将 g 和 p 的状态更新为 syscall；
casgstatus(_g_, _Grunning, _Gsyscall)
atomic.Store(&pp.status, _Psyscall)
（4）解除 p 和 当前 m 之间的绑定，因为 m 即将进入系统调用而导致短暂不可用；
pp := _g_.m.p.ptr()
pp.m = 0
_g_.m.p = 0
（5）将 p 添加到 当前 m 的 oldP 容器当中，后续 m 恢复后，会优先寻找旧的 p 重新建立绑定关系.
_g_.m.oldp.set(pp)
当 m 完成了内核态的系统调用之后，此时会步入位于 runtime/proc.go 的 exitsyscall 函数中，尝试寻找 p 重新开始运作：
func exitsyscall() {
_g_ := getg()
// ...
if exitsyscallfast(oldp) {
// ...
casgstatus(_g_, _Gsyscall, _Grunning)
// ...
return
}
// ...
mcall(exitsyscall0)
// ...
}（1）方法执行之初，此时的执行权是普通 g.倘若此前设置的 oldp 仍然可用，则重新和 oldP 绑定，将当前 g 重新置为 running 状态，然后开始执行后续的用户函数；
_g_ := getg()
// ...
if exitsyscallfast(oldp) {
// ...
casgstatus(_g_, _Gsyscall, _Grunning)
// ...
return
}
（2）old 绑定失败，则调用 mcall 方法切换到 m 的 g0，并执行 exitsyscall0 方法：
mcall(exitsyscall0)
func exitsyscall0(gp *g) {
casgstatus(gp, _Gsyscall, _Grunnable)
dropg()
lock(&sched.lock)
var _p_ *p
if schedEnabled(gp) {
_p_, _ = pidleget(0)
}
var locked bool
if _p_ == nil {
globrunqput(gp)
}
unlock(&sched.lock)
if _p_ != nil {
acquirep(_p_)
execute(gp, false) // Never returns.
}
// ...
stopm()
schedule() // Never returns.
}
（3）将 g 由系统调用状态切换为可运行态，并解绑 g 和 m 的关系：
casgstatus(gp, _Gsyscall, _Grunnable)
dropg()
（4）从全局 p 队列获取可用的 p，如果获取到了，则执行 g：
lock(&sched.lock)
var _p_ *p
if schedEnabled(gp) {
_p_, _ = pidleget(0)
}
unlock(&sched.lock)
if _p_ != nil {
acquirep(_p_)
execute(gp, false) // Never returns.
}
（5）如若无 p 可用，则将 g 添加到全局队列，当前 m 陷入沉睡. 直到被唤醒后才会继续发起调度.
if _p_ == nil {
globrunqput(gp)
}
stopm()
schedule() // Never returns.原文始发于微信公众号（小徐先生的编程世界）：Golang GMP 原理
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