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Golang 源码分析 - goroutine

由于 gorotine 是协程,那么当单个 goroutine 运行结束后,调度器是如何调度下一个 goroutine 的呢?由于 golang 是运行在用户态的,那么如果当前这个 goroutine 不主动调用 schedule(),那么调度器就没有机会调度下一个 goroutine 了。 这一节我们就来看看单个 goroutine 结束后是如何到调度的。即如何主动调用 schedule() 的


/usr/local/go/src/runtime/proc.go:2770

...

newg.sched.sp = sp
newg.stktopsp = sp
newg.sched.pc = funcPC(goexit) + sys.PCQuantum // +PCQuantum so that previous instruction is in same function
newg.sched.g = guintptr(unsafe.Pointer(newg))
gostartcallfn(&newg.sched, fn)

...
	

在上一节中咱们讲解了 go 关键字是如何产生一个 goroutine 的,go 关键字知识编译器的语法糖,最终会通过编译器和连接器调用 newproc ,而后调用 newproc1 方法,这个文件 2770 行, newg.sched.pc 被赋值成了 funcPC(goexit) + sys.PCQuantum

随后调用了 gostartcallfn 在这个函数中会调用到 gostartcall 我们来看看这个函数到

// adjust Gobuf as it if executed a call to fn with context ctxt
// and then did an immediate gosave.
func gostartcall(buf *gobuf, fn, ctxt unsafe.Pointer) {
	sp := buf.sp
	if sys.RegSize > sys.PtrSize {
		sp -= sys.PtrSize
		*(*uintptr)(unsafe.Pointer(sp)) = 0
	}
	sp -= sys.PtrSize
	*(*uintptr)(unsafe.Pointer(sp)) = buf.pc
	buf.sp = sp
	buf.pc = uintptr(fn)
	buf.ctxt = ctxt
}

咱们对照下面的内存布局来看看

在调用gostartcall之前,buf.pc 的值是goexit,然后将buf.sp向低地址移动一个指针大小的位置,将buf.pc 的 值赋给该地址,也就是说 gostartcall 就是将 goexit 的地址压入了函数调用本来是 PC 的内存位置,这样就会导致当 goroutine 运行结束后 return 关键字将调用 goexit,从这里我们也可以推断当调度到执行 goroutine 到函数时,一定不会使用 call 指令,而只能使用 jmp 指令,这样才能最后执行 goexit,应为当前的内存布局已经是符合函数的调用了。

systemcall,mcall 的作用

为什么要有 systemcall,mcall

从前面的分析知道,m 对象上有两个 g 对象,其中一个为 g 另外一个 g0。其中 g0 对象的栈作为了 m 对象的底层操作系统的线程执行栈


/usr/local/go/src/runtime/proc.go:1572

...

newosproc(mp, unsafe.Pointer(mp.g0.stack.hi))

...


/usr/local/go/src/runtime/os_linux.go:152

...

rtsigprocmask(_SIG_SETMASK, &sigset_all, &oset, int32(unsafe.Sizeof(oset)))
ret := clone(cloneFlags, stk, unsafe.Pointer(mp), unsafe.Pointer(mp.g0), unsafe.Pointer(funcPC(mstart)))
rtsigprocmask(_SIG_SETMASK, &oset, nil, int32(unsafe.Sizeof(oset)))

...

其中


/usr/local/go/src/runtime/os_linux.go:128

cloneFlags = _CLONE_VM | /* share memory */
		_CLONE_FS | /* share cwd, etc */
		_CLONE_FILES | /* share fd table */
		_CLONE_SIGHAND | /* share sig handler table */
		_CLONE_THREAD /* revisit - okay for now */

这样可以保证 m 对象在系统线程运行时使用的是 g0 栈,当运行 goroutine 时使用的 g 栈,这样可以保证管理 goroutine 时不会和 goroutine 的函数栈帧混在一起,因为这样可以保证不用在系统状态和 goroutine 状态各自是干净的

systemcall mcall 解释

mcall 所用调用的位置如下图:

recovery,gosched_m,park_m,goexit0,exitsyscall0 这些函数最终都是会调用到 schedule() 函数,表明这些点就是 golang 介入调度的点。

Goroutine 调度时机

Goroutine 完整的调度流程

内存布局

函数调用过程

参考

关于我

85 后程序员, 比较熟悉 Java,JVM,Golang 相关技术栈, 关注 Liunx kernel,目前痴迷于分布式系统的设计和实践。 研究包括但不限于 Kubernetes Docker 等相关技术。

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