GMP调度模型发生调度的时机有哪些？

GMP调度模型发生调度的时机有哪些？

简要回答

Go的GMP调度模型主要在以下时机触发调度：

1）主动调度：goroutine调用runtime.Gosched()主动让出CPU；

2）被动调度：channel操作阻塞、网络IO阻塞、系统调用阻塞、锁等待等场景；

3）抢占式调度：goroutine执行时间超过10ms会被sysmon线程标记抢占，Go 1.14后支持基于信号的异步抢占；

4）正常结束：goroutine执行完毕退出时触发调度。

详细回答

GMP调度发生的时机可分为四大类：

第一，主动调度。goroutine通过runtime.Gosched()主动让出CPU，或在函数调用时进行栈空间检查发现需要扩容时触发调度。

第二，被动调度。包括channel的发送接收操作阻塞、网络IO操作阻塞、系统调用（如文件读写）阻塞、sync包的锁等待、time.Sleep休眠等场景，这些都会让当前goroutine让出M，调度其他可运行的goroutine。

第三，抢占式调度。sysmon监控线程会定期检查运行超过10ms的goroutine并标记抢占标志，Go 1.14引入基于信号的异步抢占机制，可在任意执行点抢占长时间运行的goroutine，解决了协作式抢占的局限。

第四，正常结束。goroutine执行完毕退出时，会触发调度选择下一个待运行的goroutine。

这些机制共同保证了Go程序的并发性能和响应能力。

知识图解

知识扩展

Go 1.14之前采用协作式抢占，依赖函数调用时的栈检查，存在无法抢占无函数调用的死循环问题。

Go 1.14引入基于信号的异步抢占：sysmon发现长时间运行的goroutine后，向对应M发送SIGURG信号，M收到信号后在信号处理函数中保存当前执行状态并切换到调度器。

这种机制解决了紧密循环、CGO调用等场景的抢占问题。

此外，P的本地队列为无锁设计，全局队列需要加锁，调度器会优先从P本地队列获取goroutine，每61次调度会从全局队列获取一次，防止全局队列饥饿。

面试官可能会追问

Q1：Go 1.14之前的协作式抢占有什么问题？异步抢占是如何实现的？

A1：协作式抢占依赖函数调用时的栈增长检查来插入抢占点，存在明显缺陷：无函数调用的死循环、紧密计算循环、CGO调用等场景无法被抢占，导致其他goroutine饥饿。

Go 1.14引入基于信号的异步抢占：sysmon监控线程发现goroutine运行超过10ms后，向其所在的M发送SIGURG信号，M的信号处理函数会保存当前goroutine的执行上下文，将其状态改为可抢占，然后调用schedule()切换到其他goroutine。

这种机制可在任意执行点实现抢占，彻底解决了协作式抢占的局限性。

Q2：sysmon监控线程具体做哪些工作？它是如何触发抢占的？

A2：sysmon是Go运行时的系统监控线程，不需要绑定P即可运行。

它的主要工作包括： 1）检查运行超过10ms的goroutine并标记抢占标志preempt； 2）回收长时间处于系统调用的P，将其转交给其他M； 3）触发垃圾回收； 4）清理过期的timer。

触发抢占的具体流程：sysmon每20微秒到10毫秒轮询一次，遍历所有P，检查其上运行的goroutine执行时间，若超过10ms则调用preemptone()函数，在Go 1.14后会向M发送SIGURG信号实现异步抢占，1.14前则设置抢占标志等待函数调用时的栈检查触发。

Q3：channel操作为什么会触发调度？具体流程是怎样的？

A3：channel操作触发调度是因为发送或接收可能导致阻塞。

具体流程是当向channel发送数据时，如果channel已满或无接收者，发送goroutine会调用gopark()将自己挂起，状态变为waiting，并将自己加入channel的发送等待队列，然后调用schedule()让出M；

当从channel接收数据时，如果channel为空，接收goroutine同样会gopark()挂起并加入接收等待队列。

当另一个goroutine完成对应的接收或发送操作后，会调用goready()唤醒等待队列中的goroutine，将其状态改为runnable并放入运行队列。

这种机制避免了忙等待，提高了CPU利用率。