线程是一个基本的CPU执行单元，也是程序执行流的最小单位。引入线程之后，不仅是进程之间可以并发，进程内的各线程之间也可以并发，从而进一步提升了系统的并发度，使得一个进程内也可以并发处理各种任务（如QQ视频、文字聊天、传文件)

1. 用户级线程

用户级线程是由用户态线程库创建、调度和管理的线程，内核对其不可见，内核只知道进程的存在。

常见线程库：

  • 早期 POSIX 线程实现
  • 协程（coroutine）
  • Go 的 goroutine（本质是用户级调度）

从内核视角看，只能看到进程A， 而从用户视角看可以看到进程A，以及下面的线程1， 2， 3…

2. 内核级线程

内核级线程是由操作系统内核直接创建、调度和管理的线程，每个线程都是内核调度的基本单位。

操作系统是可以明确感知内核级线程的存在的，实际上再linux系统里面，内核级线程是轻量的进程，都是用clone出来的，只是分配的资源少？

3. 二者比较

用户级线程: 开销小，但是由于操作系统感知不到他的存在，所以一旦一个线程阻塞，那么整个进程内其他线程都会阻塞，（一般情况下涉及到内核态完成的功能必须由内核级线程完成，所以一般用户级线程会有内核级线程与其配合，传统一般是N:1模型，也就是N和用户级线程对应1个内核级线程），所以用户级线程非常适用于

  • 计算密集型
  • 少I/O切换
  • 高并发调度
  • 少系统调用
    的场景，
    现实的场景： Java的虚拟线程， Go的goroutine， 但是Go由GMP模型，不是简单传统的N : 1用户级线程，本质是M : N的用户级别线程,详细看下面理解

内核级线程开销大，但是由于操作系统可以感知，所以不会出现阻塞问题，适用于

  • I / O 密集型
  • 需要频繁阻塞系统调度
  • 需要利用多核CPU
    典型的例子:
    数据库，桌面应用，Web服务器（大量的IO操作）

Go的GMP

Go的goroutine本质是用户级线程，但采用了类似M : N的GMP模型。

GMP：
Go 的 goroutine 本质是用户级线程，但采用了 M:N 的 G-P-M 调度模型。
G 是 goroutine，P 是调度资源和本地任务队列，负责管理多个 G；M 是 Go runtime 管理的 OS 线程（内核线程），作为 G 的实际执行载体。
每个 M 拥有一个 G0 作为调度和系统调用的执行上下文，多个 G 会轮流运行在同一个 M 上；当 G 发起系统调用导致 M 阻塞时，runtime 会将 P 从该 M 上剥离并交给新的 M，保证其他 G 继续执行。
调度逻辑主要位于 runtime/proc.go 中，通过 schedule → findRunnable → execute 流程完成，findRunnable 按本地 runq、全局 runq、netpoll、work stealing 的顺序查找可运行的 G，从而保持各 P 之间负载相对均衡。

P的运行机制：
源码位置:
runtime/src/proc.go
看的顺序:

1
2
3
4
5
6
schedule()        // 主调度循环
findRunnable()    // 找可运行的 G
execute()         // 切换并执行 G
goexit()          // G 结束
entersyscall()    // 进入系统调用
exitsyscall()     // 退出系统调用

schedule： Go的心跳：找个可以运行的G，然后运行G
findRunnable: schedule的第一步，找到可以运行的G，顺序

1
2
3
4
1. 本地 P.runq
2. 全局 runq
3. 网络轮询（netpoll）
4. 从其他 P 偷取（work stealing）

这里第四步会使得多个P的任务始终保持相对平衡的数量