Golang抢占式调度

Golang抢占式调度

在1.12版本之前，go的调度器不支持抢占式调度，程序只能依靠Goroutine主动让出CPU资源才能触发调度，会引发一些问题，如

• 某些Goroutine可以长时间占用线程，造成其它 Goroutine的饥饿
• 垃圾回收器是需要stop the world的。如果垃圾回收器想要运行了，那么它必须先通知其它的goroutine合作停下来，这会造成较长时间的等待时间。

基于协作的抢占式调度

Goroutine引入了stackguard0字段，当该字段设置为StackPreempt意味着当前Goroutine发出了抢占请求；同时在runtime.newstack:1e112cd中增加抢占的代码，当stackguard0等于StackPreempt时触发调度器抢占让出线程。

gorogoutine创建之初，栈的大小是固定的，为了防止栈溢出，编译器会在有明显栈消耗的函数头部插入一些检测代码，通过stackguard0值来决定是否触发runtime.morestack函数。将stackguard0设置为StackPreempt作用是进入函数时必定触发runtime.morestack，然后在调用runtime.newstack。

工作机制

• 编译器会在调用函数前插入runtime.morestack，可能会调用runtime.newstack进行抢占
• Go语言运行时会在垃圾回收暂停程序、系统监控发现Goroutine运行超过10ms时发出抢占请求StackPreempt
• 当发生函数调用时，可能会执行编译器插入的runtime.morestack，它调用的runtime.newstack会检查Goroutine的stackguard0字段是否为 StackPreempt；
• 如果stackguard0是StackPreempt，就会触发抢占让出当前线程；

但是这种调度并不完备，比如一个goroutine运行了很久，但是它并没有调用另一个函数，则它不会被抢占。

基于信号的抢占式调度

在之前的依赖栈增长检测代码的方式，遇到没有函数调用的情况下就会出现问题，在Go1.14这一问题得到解决。
在Linux中这种真正的抢占式调度是基于信号完成的，所以也称为“异步抢占”。

工作机制

• M注册一个SIGURG信号的处理函数：sighandler。
• sysmon线程检测到执行时间过长的goroutine或者GC stw时，会向相应的M（或者说线程，每个线程对应一个 M）发送SIGURG信号。
• 收到信号后，内核执行sighandler函数，通过pushCall插入asyncPreempt函数调用。
• 回到当前goroutine执行asyncPreempt函数，通过mcall切到g0栈执行gopreempt_m。
• 将当前goroutine插入到全局可运行队列，M则继续寻找其他goroutine来运行。
• 被抢占的goroutine再次调度过来执行时，会继续原来的执行流。

基于信号的抢占式调度，抢占也只会在垃圾回收扫描任务时触发。