Что такое время выполнения (runtime) и как работает планировщик (scheduler)?

Время выполнения (runtime) в Go — это среда, в которой выполняются Go-программы. Она включает в себя:

• Управление памятью: Сборщик мусора (garbage collector) автоматически управляет выделением и освобождением памяти.
• Планировщик (scheduler): Управляет выполнением горутин на потоках операционной системы.
• Системные вызовы: Предоставляет интерфейс для взаимодействия с операционной системой.
• Примитивы синхронизации: Каналы, мьютексы и другие механизмы для координации горутин.

Планировщик Go реализует модель M:N (множество горутин на множестве потоков ОС). Его основные компоненты:

• G (Goroutine): Легковесный поток выполнения, по сути абстракция над функцией.
• M (Machine): Поток операционной системы, на котором выполняются Go-программы.
• P (Processor): Логический процессор, связанный с потоком ОС. Он хранит локальную очередь runnable горутин.

Принцип работы планировщика:

1. Горутины (G) создаются и добавляются в глобальную или локальную очередь runnable.
2. Потоки ОС (M) ассоциируются с логическими процессорами (P). Количество P по умолчанию равно количеству ядер CPU (GOMAXPROCS).
3. P забирает горутину из своей локальной очереди. Если локальная очередь пуста, P пытается "украсть" (steal) горутины из очереди другого P или из глобальной очереди.
4. M выполняет горутину.
5. Когда горутина блокируется (например, при чтении из канала без данных или выполнении системного вызова), M отсоединяется от P, и P становится доступен для выполнения другой горутины. Блокированная горутина ставится в ожидание. Когда блокировка снимается, горутина снова становится runnable и ставится обратно в очередь.
6. Если M блокируется в системном вызове, он не удерживает P. Новый M может быть создан или использован существующий, чтобы P мог продолжить выполнение других горутин.

Этот подход позволяет эффективно использовать ресурсы процессора и легко масштабировать параллельные задачи, скрывая сложность управления потоками ОС от разработчика.

// Пример создания горутины
func myFunc() {
	// Код горутины
}

func main() {
	go myFunc() // Запуск горутины
	// Основная программа продолжает выполнение параллельно
}