Goroutine的创建
原文
Go代码中，利用关键字go启动协程。编译器发现go func(...)，将调用下列函数
func newproc(fn *funcval)
- 创建一个g来运行fn
- 将g放入g等待队列中,等待被调度
- 编译器会把go语句转化为调用newproc
func newproc(fn *funcval) {
// 【获取当前调用方正在运行的G】
gp := getg()
// 【获取当前调用方 PC/IP 寄存器值】
pc := getcallerpc()
// 【用 g0 栈创建 G 对象】
systemstack(func () {
newg := newproc1(fn, gp, pc)_p_ := getg().m.p.ptr()
// newg 放入待运行队列
runqput(_p_, newg, true)if mainStarted {
// wackp 核心思想就是 寻找资源 执行newg
wakep()
}
})
}fn *funcval
其中 newproc 函数有1个参数fn 是一个可变参数类型
type funcval struct {
fn uintptr
// variable-size, fn-specific data here
}如果我们有go程序
func add(x, y int) int {
z := x + y
return z
}
func main() {
x := 0x100
y := 0x200
go add(x, y)
}那么对于 newproc 中参数 fn 结构体，扩展出来是这样的：
type funcval struct {
fn uintptr
x int
y int
}【Goroutine的创建】所以用”fn+ptrsize“跳过第一个函数指针参数，就可以获得参数 x 的地址
getg()、getcallerpc()
getg()返回当前
G的指针；函数如下：
// getg returns the pointer to the current g.
// The compiler rewrites calls to this function into instructions
// 编译器会把这个 getg 指令翻译成从专用寄存器取
// that fetch the g directly (from TLS or from the dedicated register).
func getg() *g直接从寄存器中读取就行。参考如下汇编代码：
Go1.17 R14寄存器存的就是g地址
TEXT runtime.acquirem(SB) /usr/local/go/src/runtime/runtime1.go
0x104a3e0MOVQ 0x30(R14), CX ;
;
CX = &g
0x104a3e4INCL 0x108(CX);
;
g.m.locks++
0x104a3eaMOVQ 0x30(R14), AX;
;
AX= &m
0x104a3eeRET ;
;
return &m0x30(R14) 代表的是g.m ,这里可以观察下 g结构体
type g struct {
stackstack// offset 0x0
stackguard0 uintptr // offset 0x10
stackguard1 uintptr // offset 0x18_panic*_panic // offset 0x20
_defer*_defer // offset 0x28
m*m// offset 0x30
...getcallerpc()函数和getcallersp()函数是一对。 前者返回程序计数寄存器指针；后者返回栈顶指针。
但是要注意：getcallersp的结果在返回时是正确的，
但是它可能会因为随后对函数的调用导致栈扩容而失效。
一般规则是应该立即使用getcallersp的结果且只能传递给nosplit函数。
func newproc1(fn funcval, callergp g, callerpc uintptr) *g
- 本函数创建一个_Grunnable的g
- g执行从fn开始
- callerpc是调用go func 的语句的地方
- caller有义务将新创建的g 加入运行时调度
// Create a new g in state _Grunnable, starting at fn. callerpc is the
// address of the go statement that created this. The caller is responsible
// for adding the new g to the scheduler.
func newproc1(fn *funcval, callergp *g, callerpc uintptr) *g {
_g_ := getg()//【1】fn函数指针不能为空；为空时，就设置此时与g相关联m的throwing变量值；顺便抛出异常。
if fn == nil {
_g_.m.throwing = -1 // do not dump full stacks
throw("go of nil func value")
}
// 【2】禁用抢占，因为在接下来的执行中,会使用到p,在此期间,不允许 p和m分离
acquirem() // disable preemption because it can be holding p in a local var// 【3】获取p,然后从p.gfree中取一个g
_p_ := _g_.m.p.ptr()
// 【4】gfget获取p中的free g或者从全局gfree 里取一个g
newg := gfget(_p_)if newg == nil {
// 【5】malg 如果没有可用的g,就申请一个新g
newg = malg(_StackMin)
// 将g的状态改成_Gdead
casgstatus(newg, _Gidle, _Gdead)
// 将新g加入 allg，_Gdead状态保证了gc 不会去关注新g的栈空间
allgadd(newg) // publishes with a g->status of Gdead so GC scanner doesn't look at uninitialized stack.
}
gfget gfget核心思想其实就是复用g,从gfree链表里取
如果本地队列为空，就从全局队列里取
首先要明白本地list结构体和全局list结构体的声明：
// p本地
// 用法：
// p.gFree.glist.pop() | .push()
// p.gFree.n-- | .n++gFree struct {
gList
n int32
}// 全局
// Global cache of dead G's.
gFree struct {
lockmutex
stackgList // Gs with stacks
noStack gList // Gs without stacks
nint32
}// Get from gfree list.
// If local list is empty, grab a batch from global list.
func gfget(_p_ *p) *g {
retry:
// _p_.gFree.empty() 如果本地队列为空
// !sched.gFree.stack.empty() 并且全局有栈队列不为空
// || !sched.gFree.noStack.empty() 或 全局无栈链表不为空
// 则进入该分支
if _p_.gFree.empty() && (!sched.gFree.stack.empty() || !sched.gFree.noStack.empty()) {
// 全局gFree加锁
lock(&sched.gFree.lock)
// Move a batch of free Gs to the P.
// 将最多32个free g加入P的本地gfree链表
for _p_.gFree.n < 32 {
// Prefer Gs with stacks.
// 优先有栈g
gp := sched.gFree.stack.pop()
if gp == nil {
// 优先有栈g，实在没有就使用无栈g
gp = sched.gFree.noStack.pop()
if gp == nil {
break
}
}
// 每次将全局g加入p.gfree ，就将全局g的数量减一
sched.gFree.n--
_p_.gFree.push(gp)
_p_.gFree.n++
}
// 全局gFree解锁
unlock(&sched.gFree.lock)
goto retry
}/* 【本地链表非空，就出栈；判断g是否为nil，是nil直接返回 表面本地和全局都无free g】 */
gp := _p_.gFree.pop()
if gp == nil {
return nil
}
_p_.gFree.n--
if gp.stack.lo == 0 {
// 如果是空栈g 就分配一个栈空间
// Stack was deallocated in gfput. Allocate a new one.
systemstack(func() {
gp.stack = stackalloc(_FixedStack)
})
// 设置g分裂的保护线
gp.stackguard0 = gp.stack.lo + _StackGuard
}
return gp
}
源码2
totalSize := uintptr(4*goarch.PtrSize + sys.MinFrameSize) // extra space in case of reads slightly beyond frame
totalSize = alignUp(totalSize, sys.StackAlign)
sp := newg.stack.hi - totalSize
spArg := sp
if usesLR {
// caller's LR
*(*uintptr)(unsafe.Pointer(sp)) = 0
prepGoExitFrame(sp)
spArg += sys.MinFrameSize
}
// 上面几行代码就是为了确定sp的位置
// 清空 g.sched 目的是 初始化 gobuf(g切换用于保护现场的结构)
memclrNoHeapPointers(unsafe.Pointer(&newg.sched), unsafe.Sizeof(newg.sched))newg.sched.sp = sp
newg.stktopsp = sp
newg.sched.pc = abi.FuncPCABI0(goexit) + sys.PCQuantum // +PCQuantum so that previous instruction is in same function
newg.sched.g = guintptr(unsafe.Pointer(newg))
gostartcallfn(&newg.sched, fn)// g.gopc代表返回地址是调用方执行go func 的地方
newg.gopc = callerpc
// saveAncestors 此函数用于保存自己的”祖先“；此函数还会设置”轨迹trace“，我们可以用”go tool trace“来跟踪go程序中的线程。
// 参考 https://lessisbetter.site/2019/03/26/golang-scheduler-2-macro-view/
newg.ancestors = saveAncestors(callergp)
// g开始执行地方是 fn.fn
newg.startpc = fn.fn
if _g_.m.curg != nil {
// 这是一个判断。除了g0，每个G的创建都由其他的G调用”go func()“执行；这个调用的G就是curg。
// 如果创建这个G存在一个这样的curg，那么他们的标签设置为一样的；此标签也可以用于分析器的跟踪。
newg.labels = _g_.m.curg.labels
}
if isSystemGoroutine(newg, false) {
atomic.Xadd(&sched.ngsys, +1)
}
// Track initial transition?
newg.trackingSeq = uint8(fastrand())
if newg.trackingSeq%gTrackingPeriod == 0 {
newg.tracking = true
}
// 将newg状态 设置成 _Grunnable
casgstatus(newg, _Gdead, _Grunnable)if _p_.goidcache == _p_.goidcacheend {
// 如果本地p已经没有可分配的goid了就尝试获取 _GoidCacheBatch=16 个// Sched.goidgen is the last allocated id,
// this batch must be [sched.goidgen+1, sched.goidgen+GoidCacheBatch].
// At startup sched.goidgen=0, so main goroutine receives goid=1.
_p_.goidcache = atomic.Xadd64(&sched.goidgen, _GoidCacheBatch)
_p_.goidcache -= _GoidCacheBatch - 1
_p_.goidcacheend = _p_.goidcache + _GoidCacheBatch
}
// 给newg 一个唯一id
newg.goid = int64(_p_.goidcache)
_p_.goidcache++releasem(_g_.m)return newg
func runqput(_p_ p, gp g, next bool) runqput尝试将g加入p.runnext
并将 old runnext加入 p的本地队列中
如果本地队列是满了，就把g和一半本地队列 加入全局队列 参考runqputslow
// runqput tries to put g on the local runnable queue.
// If next is false, runqput adds g to the tail of the runnable queue.
// If next is true, runqput puts g in the _p_.runnext slot.
// If the run queue is full, runnext puts g on the global queue.
// Executed only by the owner P.
func runqput(_p_ *p, gp *g, next bool) {
if randomizeScheduler && next && fastrandn(2) == 0 {
next = false
}if next {
// runqput尝试将g加入p.runnext
retryNext:
oldnext := _p_.runnext
if !_p_.runnext.cas(oldnext, guintptr(unsafe.Pointer(gp))) {
goto retryNext
}
if oldnext == 0 {
return
}
// Kick the old runnext out to the regular run queue.
gp = oldnext.ptr()
}retry:
// 并将 old runnext加入 p的本地队列中
h := atomic.LoadAcq(&_p_.runqhead) // load-acquire, synchronize with consumers
t := _p_.runqtail
if t-h < uint32(len(_p_.runq)) {
_p_.runq[t%uint32(len(_p_.runq))].set(gp)
atomic.StoreRel(&_p_.runqtail, t+1) // store-release, makes the item available for consumption
return
}
// 如果本地队列是满了，就把g和一半本地队列 加入全局队列 参考runqputslow
if runqputslow(_p_, gp, h, t) {
return
}
// the queue is not full, now the put above must succeed
goto retry
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