一、Go调度器的作用
提到“调度”，咱们首先想到的就是操作系统对过程、线程的调度。操作系统调度器会将零碎中的多个线程依照肯定算法调度到物理CPU下来运行。
这种传统反对并发的形式有诸多有余：
一个thread的代价曾经比过程小了很多了，但咱们仍然不能大量创立thread，因为除了每个thread占用的资源不小之外，操作系统调度切换thread的代价也不小；
Go采纳了用户层轻量级thread的概念来解决这些问题，Go将之称为”goroutine“。goroutine占用的资源十分小，每个内存占用在2k左右，goroutine调度的切换也不必陷入操作系统内核层实现，代价很低。因而，一个Go程序中能够创立成千上万个并发的goroutine。
一个Go程序对于操作系统来说只是一个用户层程序，它的眼中只有thread，它甚至不晓得Goroutine的存在。将这些goroutines依照肯定算法放到“CPU”上执行的程序就称为goroutine调度器或goroutine scheduler。在操作系统层面，Thread竞争的“CPU”资源是实在的物理CPU，但在Go程序层面，各个Goroutine要竞争的”CPU”资源是操作系统线程。
说到这里goroutine scheduler的工作就明确了：
goroutine调度器通过应用与CPU数量相等的线程缩小线程频繁切换的内存开销，同时在每一个线程上执行额定开销更低的 Goroutine 来升高操作系统和硬件的负载。
二、Go调度器模型与演化过程
1、G-M模型
2012年3月28日，Go 1.0正式公布。在这个版本中，每个goroutine对应于runtime中的一个形象构造：G，而os thread则被形象为一个构造：M(machine)。
M想要执行、放回G都必须拜访全局G队列，并且M有多个，即多线程拜访同一资源须要加锁进行保障互斥/同步，所以全局G队列是有互斥锁进行爱护的。
这个构造尽管简略，然而却存在着许多问题：
1、所有goroutine相干操作，比方：创立、从新调度等都要上锁；
2、M转移G会造成提早和额定的零碎负载。比方当G中蕴含创立新协程的时候，M创立了G1，为了继续执行G，须要把G1交给M1执行，也造成了很差的局部性，因为G1和G是相干的，最好放在M上执行，而不是其余M1。
3、零碎调用(CPU在M之间的切换)导致频繁的线程阻塞和勾销阻塞操作减少了零碎开销。
2、G-P-M模型
在Go 1.1中实现了G-P-M调度模型和work stealing算法，这个模型始终沿用至今：
在新调度器中，除了M(thread)和G(goroutine)，又引进了P(Processor)。P是一个“逻辑Proccessor”，每个G要想真正运行起来，首先须要被调配一个P（进入到P的本地队列中），对于G来说，P就是运行它的“CPU”，能够说：G的眼里只有P。但从Go scheduler视角来看，真正的“CPU”是M，只有将P和M绑定能力让P的runq中G得以实在运行起来。
这里有一幅图能够形象的阐明它们的关系：
地鼠用小车运着一堆待加工的砖。M就可以看作图中的地鼠，P就是小车，G就是小车里装的砖。
3、抢占式调度
G-P-M模型的实现算是Go scheduler的一大提高，但Scheduler依然有一个头疼的问题，那就是不反对抢占式调度，导致一旦某个G中呈现死循环或永恒循环的代码逻辑，那么G将永恒占用调配给它的P和M，位于同一个P中的其余G将得不到调度，呈现“饿死”的状况。更为严重的是，当只有一个P时(GOMAXPROCS=1)时，整个Go程序中的其余G都将“饿死”。
这个抢占式调度的原理则是在每个函数或办法的入口，加上一段额定的代码，让runtime有机会查看是否须要执行抢占调度。
三、G-P-M模型的深刻了解
1、基本概念
1、全局队列（Global Queue）：寄存期待运行的G。2、P的本地队列：同全局队列相似，寄存的也是期待运行的G，存的数量无限，不超过256个。新建G'时，G'优先退出到P的本地队列，如果队列满了，则会把本地队列中一半的G挪动到全局队列。3、P：P的数量决定了零碎内最大可并行的G的数量，P的最大作用还是其领有的各种G对象队列、链表、一些cache和状态。所有的P都在程序启动时创立，并保留在数组中，默认等于CUP核数，最多有GOMAXPROCS(可配置)个。4、M：线程想运行工作就得获取P，从P的本地队列获取G。P队列为空时，M也会尝试从全局队列拿一批G放到P的本地队列，或从其余P的本地队列偷一半放到本人P的本地队列。M运行G，G执行之后，M会从P获取下一个G，一直反复上来。M的创立机会：按需创立，没有足够的M来关联P并运行其中的可运行的G就会去创立新的M。2、调度器的设计策略
2.1、复用线程
防止频繁的创立、销毁线程，而是对线程的复用。
1）work stealing机制
当本线程无可运行的G时，尝试从其余线程绑定的P偷取G，而不是销毁线程。
2）hand off机制
当本线程因为G进行零碎调用阻塞时，线程开释绑定的P，把P转移给其余闲暇的线程执行。
2.2、利用并行
GOMAXPROCS设置P的数量，最多有GOMAXPROCS个线程散布在多个CPU上同时运行。
2.3、抢占
Go 程序启动时，运行时会去启动一个名为 sysmon 的 M，
会定时向长时间（>=10MS）运行的 G 工作收回抢占调度，避免其余goroutine被饿死。
2.4、全局G队列
在新的调度器中仍然有全局G队列，但性能曾经被弱化了，当M执行work stealing从其余P偷不到G时，它能够从全局G队列获取G。
3、go func()的执行流程
1、咱们通过 go func()来创立一个goroutine；
2、有两个存储G的队列，一个是部分调度器P的本地队列、一个是全局G队列。新创建的G会先保留在P的本地队列中，如果P的本地队列曾经满了就会保留在全局的队列中；
3、G只能运行在M中，一个M必须持有一个P，M与P是1:1的关系。M会从P的本地队列弹出一个可执行状态的G来执行，如果P的本地队列为空，就会想其余的MP组合偷取一个可执行的G来执行；
4、一个M调度G执行的过程是一个循环机制；
5、当M执行某一个G时候如果产生了syscall或者其余阻塞操作，M会阻塞，如果以后有一些G在执行，runtime会把这个线程M从P中摘除(detach)，而后再创立一个新的操作系统的线程(如果有闲暇的线程可用就复用闲暇线程)来服务于这个P；
6、当M零碎调用完结时候，这个G会尝试获取一个闲暇的P执行，并放入到这个P的本地队列。如果获取不到P，那么这个线程M变成休眠状态，退出到闲暇线程中，而后这个G会被放入全局队列中。
4、调度器的生命周期
非凡的M0和G0
M0
M0是启动程序后的编号为0的主线程，这个M对应的实例会在全局变量runtime.m0中，不须要在heap上调配，M0负责执行初始化操作和启动第一个G，在之后M0就和其余的M一样了。
G0
G0是每次启动一个M都会第一个创立的gourtine，G0仅用于负责调度的G，G0不指向任何可执行的函数, 每个M都会有一个本人的G0。在调度或零碎调用时会应用G0的栈空间, 全局变量的G0是M0的G0。
运行流程如图所示：
- runtime创立最后的线程m0和goroutine g0，并把2者关联。
- 调度器初始化：初始化m0、栈、垃圾回收，以及创立和初始化由GOMAXPROCS个P形成的P列表。
- 示例代码中的main函数是main.main，runtime中也有1个main函数——runtime.main，代码通过编译后，runtime.main会调用main.main，程序启动时会为runtime.main创立goroutine，称它为main goroutine吧，而后把main goroutine退出到P的本地队列。
- 启动m0，m0曾经绑定了P，会从P的本地队列获取G，获取到main goroutine。
- G领有栈，M依据G中的栈信息和调度信息设置运行环境
- M运行G
- G退出，再次回到M获取可运行的G，这样反复上来，直到main.main退出，runtime.main执行Defer和Panic解决，或调用runtime.exit退出程序。
调度器的生命周期简直占满了一个Go程序的毕生，runtime.main的goroutine执行之前都是为调度器做筹备工作，runtime.main的goroutine运行，才是调度器的真正开始，直到runtime.main完结而完结。
参考资料：
也谈goroutine调度器
Golang的协程调度器原理及GMP设计思维
Goroutine调度器