Goroutine 调度过程

// go/1.15.2/libexec/src/runtime/asm_amd64.s
TEXT runtime·rt0_go(SB),NOSPLIT,$0
	...
	CALL	runtime·args(SB)            // 初始化执行文件的绝对路径
	CALL	runtime·osinit(SB)          // 初始化 CPU 个数和内存页大小
	CALL	runtime·schedinit(SB)       // 调度器初始化
	// 创建一个新的 goroutine 来启动程序
	MOVQ	$runtime·mainPC(SB), AX		// entry
	CALL	runtime·newproc(SB)         // 新建一个 goroutine，该 goroutine 绑定 runtime.main
	CALL	runtime·mstart(SB)          // 启动M，开始调度goroutine/调度循环
	...

func schedinit() {
	...
	_g_ := getg()
	...
	sched.maxmcount = 10000     // 最大线程数10000
	mcommoninit(_g_.m, -1)      // M0 初始化
	...	  
	gcinit()                    // 垃圾回收器初始化
	sched.lastpoll = uint64(nanotime())
	procs := ncpu               // 通过 CPU 核心数和 GOMAXPROCS 环境变量确定 P 的数量
	if n, ok := atoi32(gogetenv("GOMAXPROCS")); ok && n > 0 {
		procs = n
	}
    // P 初始化
	if procresize(procs) != nil {   
		throw("unknown runnable goroutine during bootstrap")
	}
    ...
}

// $GOROOT/src/runtime/proc.go
func newproc(siz int32, fn *funcval) {
    argp := add(unsafe.Pointer(&fn), sys.PtrSize)
    gp := getg()    // 获取当前的 G 
    pc := getcallerpc()
    newproc1(fn, (*uint8)(argp), siz, gp, pc)
}

func newproc1(fn *funcval, argp *uint8, narg int32, callergp *g, callerpc uintptr) {
    _g_ := getg()
    siz := narg
    siz = (siz + 7) &^ 7
    _p_ := _g_.m.p.ptr()
    // 获取或创建一个 g struct
    newg := gfget(_p_)
    if newg == nil {
        newg = malg(_StackMin)
        casgstatus(newg, _Gidle, _Gdead)
        allgadd(newg)
    }
    // 获取新创建 Goroutine 的堆栈并直接通过 memmove 将函数 fn 需要的参数全部拷贝到栈中
    totalSize := 4*sys.RegSize + uintptr(siz) + sys.MinFrameSize
    totalSize += -totalSize & (sys.SpAlign - 1)
    sp := newg.stack.hi - totalSize
    spArg := sp
    if narg > 0 {
        memmove(unsafe.Pointer(spArg), unsafe.Pointer(argp), uintptr(narg))
    }
    // 初始化新 Goroutine 的栈指针、程序计数器、调用方程序计数器等属性
    memclrNoHeapPointers(unsafe.Pointer(&newg.sched), unsafe.Sizeof(newg.sched))
    newg.sched.sp = sp
    newg.stktopsp = sp
    newg.sched.pc = funcPC(goexit) + sys.PCQuantum
    newg.sched.g = guintptr(unsafe.Pointer(newg))
    gostartcallfn(&newg.sched, fn)
    newg.gopc = callerpc
    newg.startpc = fn.fn
    if isSystemGoroutine(newg, false) {
        atomic.Xadd(&sched.ngsys, +1)
    }
    // 将新 Goroutine 的状态从 _Gdead 切换成 _Grunnable 并设置 Goroutine 的标识符（goid）
    casgstatus(newg, _Gdead, _Grunnable)

    newg.goid = int64(_p_.goidcache)
    _p_.goidcache++
    // runqput 函数会将新的 Goroutine 添加到处理器 P 的运行队列上
    runqput(_p_, newg, true)
    // 如果符合条件，当前函数会通过 wakep 来添加一个新的 p 结构体来执行 Goroutine
    if atomic.Load(&sched.npidle) != 0 && atomic.Load(&sched.nmspinning) == 0 && mainStarted {
        wakep() // 唤醒新的  P 执行 G
    }
}

func gopark(unlockf func(*g, unsafe.Pointer) bool, lock unsafe.Pointer, reason waitReason, traceEv byte, traceskip int) {
    mp := acquirem()
    gp := mp.curg
    mp.waitlock = lock
    mp.waitunlockf = unlockf
    gp.waitreason = reason
    mp.waittraceev = traceEv
    mp.waittraceskip = traceskip
    releasem(mp)
    mcall(park_m)
}

func park_m(gp *g) {
    _g_ := getg()
    casgstatus(gp, _Grunning, _Gwaiting)
    dropg()
    if fn := _g_.m.waitunlockf; fn != nil {
        ok := fn(gp, _g_.m.waitlock)
        _g_.m.waitunlockf = nil
        _g_.m.waitlock = nil
        if !ok {
            casgstatus(gp, _Gwaiting, _Grunnable)
            execute(gp, true) // Schedule it back, never returns.
        }
    }
    schedule()
}

func schedule() {
    _g_ := getg()
top:
    var gp *g
    var inheritTime bool
    // 有一定几率会从全局的运行队列中选择一个 Goroutine；为了保证调度的公平性，每个工作线程每进行61次调度就需要优先从全局运行队列中获取goroutine出来运行，因为如果只调度本地运行队列中的goroutine，则全局运行队列中的goroutine有可能得不到运行
    if gp == nil {
        if _g_.m.p.ptr().schedtick%61 == 0 && sched.runqsize > 0 {
            lock(&sched.lock)
            gp = globrunqget(_g_.m.p.ptr(), 1)
            unlock(&sched.lock)
        }
    }
    // 从当前处理器本地的运行队列中查找待执行的 Goroutine；
    if gp == nil {
        gp, inheritTime = runqget(_g_.m.p.ptr())
        if gp != nil && _g_.m.spinning {
            throw("schedule: spinning with local work")
        }
    }
    // 尝试从其他处理器上取出一部分 Goroutine，如果没有可执行的任务就会阻塞直到条件满足；
    if gp == nil {
        gp, inheritTime = findrunnable()  // 阻塞地查找可用G
    }
    // 执行G任务函数
    execute(gp, inheritTime)
}

func execute(gp *g, inheritTime bool) {
    _g_ := getg()
    // 将 g 正式切换为 _Grunning 状态
    casgstatus(gp, _Grunnable, _Grunning)
    gp.waitsince = 0
    // 抢占信号
    gp.preempt = false
    gp.stackguard0 = gp.stack.lo + _StackGuard
    if !inheritTime {
        _g_.m.p.ptr().schedtick++
    }
    // 与线程 M 建立起双向的关系
    _g_.m.curg = gp
    gp.m = _g_.m
    // gogo完成从g0到gp的切换
    gogo(&gp.sched)
}

TEXT runtime·gogo(SB), NOSPLIT, $8-4
    MOVL	buf+0(FP), BX		// gobuf
    MOVL	gobuf_g(BX), DX
    MOVL	0(DX), CX		// make sure g != nil
    get_tls(CX)
    MOVL	DX, g(CX)
    MOVL	gobuf_sp(BX), SP	// restore SP
    MOVL	gobuf_ret(BX), AX
    MOVL	gobuf_ctxt(BX), DX
    MOVL	$0, gobuf_sp(BX)	// clear to help garbage collector
    MOVL	$0, gobuf_ret(BX)
    MOVL	$0, gobuf_ctxt(BX)
    MOVL	gobuf_pc(BX), BX
    JMP	BX

func goexit0(gp *g) {
    _g_ := getg()
    // 设置当前G状态为_Gdead
    casgstatus(gp, _Grunning, _Gdead) 
    // 清理G
    gp.m = nil
    ...
    gp.writebuf = nil
    gp.waitreason = 0
    gp.param = nil
    gp.labels = nil
    gp.timer = nil
    
    // 解绑M和G
    dropg() 
    ...
    // 将G扔进gfree链表中等待复用
    gfput(_g_.m.p.ptr(), gp)
    // 再次进行调度
    schedule()
}

func g2(n int, ch chan int) {
    ch <- n*n
}
func main() {
    ch := make(chan int)
    go g2(100, ch)
    fmt.Println(<-ch)
}

for i:=0;i<N;i++{   // 创建N个操作系统线程执行schedule函数
    create_os_thread(schedule) 
}
func schedule(){
    for{
        g := find_a_runnable_goroutine_from_M_goroutines();
        run_g(g)    // cpu 运行该goroutine，直到需要调度其它goroutine 才返回
        save_status_of_g(g) // 保存goroutine的状态，主要是寄存器的值
    }
}

schedule()->execute()->gogo()->用户协程->goexit()->goexit1()->mcall()->goexit0()->schedule()

func main() {
    go fmt.Println("hi")
    // 在go1.13及之前，如果没有函数调用，即使设置了抢占标志，也不会进行该标志的检查。
    for {
    }
}