Go调度器的由来
单进程时代
单进程时代是不需要调度器的，每个进程运行完才会进行下一个程序，也就是每个程序都只能串行进行。这样的运行方式存在两个问题
计算机只能一个任务一个任务的执行 进程阻塞时，导致CPU处理停止等待
多进程/多线程时代
多进程和多线程是为了解决单进程带来的阻塞问题，让CPU分时去处理个进程或线程，虽然每次CPU也只能处理一个程序，但是由于在时间片结束后，CPU可以切换到其他进程或线程，从宏观的角度看，似乎是多个进程同时被运行。但是多进程和多线程同时也存在问题
进程拥有太多的资源，进程的创建，切换，销毁都会占用很高的CPU 线程虽然拥有的资源较少，但是同样存在切换资源的消耗，同时多线程还有同步竞争等问题 即多进程和多线程都会占用较高的内存和CPU
协程时代
协程的概念涉及到计算机内核相关知识，这里简单做个介绍。计算机内核分为用户态和内核态，从用户态切换到内核态，需要消耗的资源会更多。多进程和多线程都是属于内核态的系统调用，协程则是为了避免用户从用户态切换到内核态产生的系统调用消耗，而设计的一种用户态的线程。虽然是用户态的线程，但是最终还是需要切换到内核态去运行(如下图所示)，所以对于协程和线程，就有多种映射关系，即：一对一，多对一，多对多。
一对一关系
即一个协程绑定一个线程。这种最容易实现，但是也是存在一个问题：
协程的创建，删除和切换的代价都是CPU完成的，消耗依旧很高
多对一关系
即多个协程绑定一个线程。这种协程在用户态就可以完成切换，不会陷入到内核态，这种切换非常轻量。但是也存在问题
某个程序用不了硬件的多核加速的能力 一旦某个协程阻塞，绑定的这个线程同时阻塞，最终导致没有达到并发的效果。
多对多关系
即多个协程绑定多个线程。这种克服了上面两种问题，但是实现起来最为复杂。
最后，协程和线程除了用户态和内核态的区别外，协程由用户态调度是协作式的，线程由CPU调度是抢占式的。一个协程让出CPU后，才执行下一个协程
Go语言的协程
go语言的协程提供了goroutine
和channel
，让一组可复用的函数运行在一组线程之上，即使有协程阻塞，该线程的其他协程也可以被runtime
调度，转移到其他线程上。最关键的是程序员看不到这些细节，降低了编程难度，提供了容易的并发。而且占用内存非常小，一般只有几KB，总结而言：
goroutine
占用内存更小goroutine
调度更加灵活
go语言的协程主要经历了两个发展，一个是GM模型，一个是GMP模型，其中G是goroutine
,M是线程。目前使用的是2012年重新设计的GMP模型
被废弃的goroutine
调度器-GM模型
GM模型原理如下图
M想要执行或放回G，都必须访问全局队列G，并且M有多个，即多线程访问同一资源需要加锁进行保证互斥/同步，所以全局队列G是有互斥锁进行保护的。这种方式有几个缺点：
创建/销毁/调度G都需要每个M获取锁，就会形成激烈的锁竞争 M转移G会造成延迟和额外的系统负载。比如G中包含创建新协程的时候，M创建了G',为了继续执行G，需要吧G'叫个M'执行，也造成了很差的局部性，因为G'和G是相关的，所以最好都放在M上执行，而不是其他的M' 系统调用(CPU在M之间切换)导致频繁的线程阻塞和取消阻塞操作增加了系统开销
GMP模型
针对之前的问题，Go重新设计了调度器，除了G(goroutine)和M(thread)外，还引入了P(Processor)。其中P包含了运行goroutine的资源，如果M想运行G，必须先获取P，P中还包含了可运行的G队列。其主要原理图如下
主要的几个结构有：
全局队列：存放等待运行的G P的本地队列：同全局队列类似，存放的也是等待运行的G，存的数量有限，不超过256个。新建G'时，G'优先加入本地队列，如果队列满了，则把本地队列的一半G移动到全局队列 P列表：所有P都在程序启动时创建，并保存在数组中，最多有 GOMAXPROCS
(可配置)个M：线程想运行任务就要获取P，从P的本地队列获取G，P为空时，M也会尝试从全局队列拿一批G放到本地队列，或者从其他的本地队列拿一半放到自己的本地队列。M运行G，G执行之后，M会从P中获取下一个G，不断重复
Goroutine调度器和OS调度器都是通过M结合起来的，每个M都代表了1个内核线程，OS调度器负责把内核线程分配到CPU的核上执行
其实可以把GMP模型看作是多核CPU的模型。其中M相当于CPU的核心数，P相当于CPU，G相当于进程或线程。只是两者的调度方案是不同的，多核CPU的调度是通过CPU硬件去完成的，而GMP是纯软件的调度。
有关P和M的问题
P的数量：由启动时环境变量 GOMAXPROCS
来确定M的数量：go语言本身的限制。启动时，默认会设置M最大数量(10000),但内核很难支持，所以可以忽略 P何时创建：确定了P的最大数量n后，运行时系统会根据这个数量创建n个P M何时创建：没有足够的M来关联P并运行其中可运行的G。根据需要创建
设计策略
复用线程：可以避免频繁的创建，销毁线程，而是对线程复用。主要通过work stealing和hand off实现 work stealing机制：当本线程无可运行的G时，尝试从其他线程绑定的P偷取G，而不是销毁线程 hand off机制：当本线程因为G进行系统调用阻塞时，线程释放绑定的P，把P转移给其他空闲的线程执行 利用并行： GOMAXPROCS
设置P的数量，可以让多个线程在多个CPU上同时运行抢占：在goroutine中要等待一个协程主动让出CPU才执行下一个协程，一个goroutine最多占用CPU 10ms，防止其他goroutine被饿死 全局G队列：在新的调度器中依然有全局队列，但功能已经被弱化了。当M执行work stealing从其他P拿不到G时，它可以从全局队列获取G
go func()
调度流程
一个go func()
完整的调用过程如图：
我们可以得出结论：
我们通过 go func()
来创建一个goroutine有两个存储G的队列，一个是局部调度器P的本地队列，一个是全局G队列。新创建的G会先保存在本地队列中，如果本地队列已经满了，会保存在全局队列中 G只能运行在M中，一个M必须有一个P，M会从P的本地队列弹出一个可执行状态的G来执行，如果本地队列为空，会从其他队列偷一个来执行 一个M调度G执行的过程是一个循环机制 M执行某一个G时，如果发生了系统调用或其他阻塞操作，M会阻塞，如果当前有一些G在执行，runtime会把这个线程M从P中摘除，然后再创建一个新的线程来服务这个P 当M系统调用结束时，这个G会尝试获取一个空闲的P执行，并放到P的本地队列，如果获取不到P，M就变成休眠状态，放到空闲线程中，然后G会被放入全局队列中
