Go runtime scheduler कसे काम करते?

Question

Accepted Answer

Go runtime मध्ये **scheduler** असतो जो अनेक goroutines लाई कमी संख्येच्या OS threads वर multiplex करतो. हे **M:N scheduling** (M goroutines on N OS threads) असे आहे जे goroutines ला इतके स्वस्त आणि Go च्या concurrency ला इतके scalable बनवते. याचे समज goroutine performance स्पष्ट करते.

## G-M-P मॉडेल

```text
G (Goroutine) — your concurrent task (lightweight, ~2KB stack to start)
M (Machine)   — an OS thread (the actual thread the OS schedules)
P (Processor) — a logical processor / scheduling context; holds a queue of runnable Gs
                (the number of P's = GOMAXPROCS, default = number of CPU cores)

The scheduler runs G's on M's, coordinated through P's:
  Each P has a local run queue of goroutines; an M must hold a P to run G's.
```

Runtime अनेक goroutines (G) ला OS threads (M) वर logical processors (P) च्या माध्यमातून map करते. डिफॉल्टनुसार प्रत्येक CPU core साठी एक P असतो (`GOMAXPROCS`), प्रत्येकाकडे चालण्यासाठी तयार goroutines ची queue असते.

## हे स्वस्त आणि scalable concurrency कसे साधते

```text
✓ Creating a goroutine is cheap (tiny stack, runtime-managed) → millions feasible
✓ Switching goroutines happens in USER space (runtime), not via expensive OS
  context switches → far lighter than switching OS threads
✓ With P = CPU cores, Go runs goroutines truly in parallel across cores
```

Scheduler user space मध्ये goroutine switching हाताळतो (kernel-level thread switches नाही), आणि goroutines ला अत्यंत लहान stacks असल्याने, तुम्ही OS threads पेक्षा वाढू शकणारे अनेक goroutines स्वस्तपणे चालवू शकता.

## Key scheduler behaviors

```text
✓ Work stealing — an idle P STEALS goroutines from a busy P's queue → load balancing
✓ Cooperative + preemptive — goroutines yield at function calls/channel ops/blocking;
  since Go 1.14, the scheduler can also PREEMPT long-running goroutines (no starvation)
✓ Blocking handled smartly:
   - A goroutine blocked on a CHANNEL/sync → parked, the M runs other goroutines (no thread wasted)
   - A goroutine blocked on a SYSCALL (e.g. file I/O) → the M blocks, but the P is
     handed to ANOTHER M so other goroutines keep running
```

**Work stealing** cores ला व्यस्त ठेवते, **preemption** एका goroutine ला core वर पकडून ठेवण्यापासून रोखते, आणि महत्वाचे म्हणजे, जेव्हा goroutine block होते (channel किंवा syscall वर), scheduler इतर goroutines चालू ठेवते thread वाया न घालता.

## GOMAXPROCS

```go
runtime.GOMAXPROCS(4)    // limit to 4 OS threads running Go code simultaneously
// default = number of CPU cores; rarely needs changing
```

## Goroutines मुक्त नाहीत का हे

```text
Goroutines are cheap but not zero-cost — millions still use memory, and excessive
goroutines add scheduling overhead. Bound concurrency (worker pools) for heavy loads.
```

## हे महत्वाचे का आहे

Go scheduler हा goroutines च्या अद्भुत स्वस्तपणा आणि scalability मागील इंजिन आहे — त्याच्या **M:N model** (G-M-P design द्वारे अनेक goroutines few OS threads वर) चे समजून घेणे स्पष्ट करते की Go हजारांमध्ये मर्यादित होणार्‍या OS threads जेव्हा लाखो goroutines चालवू शकतो, आणि त्याचे concurrency इतके कार्यक्षम का आहे (costly OS context switches ऐवजी user-space switching, GOMAXPROCS द्वारे cores वर true parallelism).

Blocking चे स्मार्ट हाताळणी (channel-blocked goroutines ला पार्क करणे, syscalls वर P हाताळणे जेणेकरून threads वाया न जातील), **work stealing** load balancing साठी, आणि **preemption** (1.14 पासून) starvation रोखण्यासाठी हेच आहेत जे Go च्या concurrency ला वास्तविक workloads अंतर्गत मजबूत बनवते.

जरी तुम्ही scheduler सह थेट संवाद साधता नाही, तरी त्याचे समजून घेणे goroutine performance साठी तुमचा अंतर्ज्ञान गहनतर करते, behaviors स्पष्ट करते (blocking threads का वाया न घालते, तुम्ही इतके गुणोत्तर goroutines का spawn करू शकता), आणि concurrency बाउंड करण्यासारखे निर्णय सूचित करते.

ही advanced topic आहे जी Go runtime knowledge च्या वास्तविक depth प्रदर्शित करते आणि senior interviews मध्ये मूल्यवान आहे.