Golang的Work Stealing机制

Go的运行时系统使用了一种名为Work Stealing（工作窃取）的调度策略来分配Goroutine到可用线程（称为M，即Machine）上执行。这样可以最大化CPU使用率，减少任务调度的开销。在这种机制下，任务队列和调度器通过动态平衡负载来提高并发性能和吞吐量。

Go的调度器使用了P（Processor）与M和Goroutine进行交互。每个P都维护了一个本地的Goroutine队列，新创建的Goroutine首先会被放入创建它的P的本地队列中。在这个系统中，P可以看作是可调度Goroutine的数量，每个P都可以关联一个M来执行Goroutine。

基本工作原理

任务队列：每个工作线程（或goroutine）都有自己的双端队列（deque），用于存储任务。当一个线程生成新任务时，它会将任务放入自己的队列。这种队列就是上述所讲的P处理器。
执行任务：M首先从自己对应P中获取任务并执行。如果它的任务队列为空，它就会尝试从其他线程的任务队列P中窃取任务。
窃取任务：当一个M发现自己的任务队列P为空时，它会随机选择其他M的任务队列P，从队列的另一端窃取任务。这样可以避免竞争，因为线程对自己的任务队列使用一端，而其他线程只能从另一端窃取任务。
负载均衡：通过这种机制，系统能够动态地平衡负载。如果某个线程的任务较多，其他空闲线程可以帮助处理这些任务，从而避免某些线程过载而其他线程空闲的情况。
全局队列：如果所有本地队列P都为空，调度器会从全局队列中获取任务，全局队列存储的是所有P都无法处理的goroutine。

以下是一个简化的示意图，展示了P, M和Goroutine的交互：

复制代码

     P1       P2       P3
     |        |        |
     v        v        v
    [G1,G2] [G3]   [G4,G5,G6] 
     ^        ^        ^
     |        |        |
     M1       M2       M3

在这个图中，我们有3个P（P1、P2和P3），每个P都有一个本地的Goroutine队列。M1、M2和M3是3个线程，每个线程都关联了一个P，并且从其队列中取出Goroutine来执行。当M1完成了G1后，它会从P1的队列中取出G2来执行。如果P1的队列为空，M1就会尝试从P2或P3的队列中"窃取"一个Goroutine。

优点

高效利用资源：通过动态平衡负载，确保所有线程尽可能地保持忙碌状态，提高CPU利用率。
减少竞争：窃取任务时，只访问其他线程队列的一端，减少了竞争和锁的使用。
灵活性：能够自适应负载变化，当任务量不均时，自动进行负载均衡。

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