关于 Golang GMP 模型的一些常见面试题及答案

以下是关于 Golang GMP 模型的一些常见面试题及答案：

基础概念类

• 什么是 GMP 模型？请解释其基本概念。

  • 答案：GMP 模型是 Go 语言的协程调度模型，由 G（Goroutine）、M（Machine）和 P（Processor）三个核心组件构成。G 是轻量级的协程，负责执行任务；M 是操作系统线程，负责实际执行代码；P 是逻辑处理器，管理可运行的 Goroutine 队列，并为 M 提供执行上下文。GMP 模型通过三者的协作实现高效的并发调度。

• G、M、P 的数量限制和创建时机分别是什么？

  • 答案：

    • G：理论上没有数量上限，受限于机器内存。通过 go func() 创建。

    • M：默认最大数量为 10000。当没有足够的 M 来关联 P 并运行其中的可运行的 G 时会请求创建新的 M。

    • P：数量受 CPU 核数影响，默认等于 CPU 核心数，可通过环境变量 $GOMAXPROCS 或 runtime.GOMAXPROCS() 设置。

调度机制类

• GMP 模型中如何实现 Goroutine 的调度？

  • 答案：Goroutine 的调度主要通过全局队列和本地队列实现。每个 P 有自己的本地队列，用于存放可执行的 G。当 P 的本地队列为空时，M 会尝试从全局队列或其他 P 的本地队列中偷取 G 来执行。

• 什么是 Work Stealing 机制？它如何工作？

  • 答案：Work Stealing 是一种任务窃取机制。当一个 M 的本地队列为空时，它会尝试从其他 P 的本地队列中窃取一半的 G 到自己的本地队列中执行，从而提高 CPU 的利用率。

• GMP 模型中的抢占式调度是如何实现的？它解决了哪些问题？

  • 答案：Go 1.14 引入了基于信号的抢占式调度。当一个 Goroutine 执行时间过长时，调度器会通过发送信号强制中断它，从而让其他 Goroutine 获得执行机会。这解决了因 Goroutine 中的死循环导致其他 Goroutine 饿死的问题。

特殊场景类

• 在 GMP 模型中，当 Goroutine 进行系统调用时会发生什么？

  • 答案：当 Goroutine 进行系统调用时，它会进入内核态并阻塞当前的 M。此时，M 会释放绑定的 P，并将 P 转移给其他空闲的 M 继续执行。当系统调用完成后，Goroutine 会尝试获取一个空闲的 M 和 P 继续执行。

• GMP 模型中的 Hand off 机制是什么？在什么情况下会使用该机制？

  • 答案：Hand off 是一种上下文切换机制。当一个 M 需要执行系统调用或阻塞操作时，它会将当前的 P 传递给另一个空闲的 M，从而让其他 Goroutine 可以继续执行。

性能优化类

• 如何在实际项目中调优 GMP 调度模型？

  • 答案：可以通过调整 GOMAXPROCS 参数来优化调度性能。增加 GOMAXPROCS 的值可以提高程序的并行能力，但也可能导致上下文切换增加。此外，还可以通过分析程序的并发瓶颈，合理调整 Goroutine 的数量。