12-go程序啟動過程

bootstrap順序

// The bootstrap sequence is:
//
//	call osinit
//	call schedinit
//	make & queue new G
//	call runtime·mstart
//
// The new G calls runtime·main.

src\runtime\asm_amd64.s

go程序的啟動過程在檔案

src\runtime\asm_amd64.s

中可以看到。

1. main入口

彙編main入口比較簡單，直接跳轉到runtime·rt0_go。

對于amd64系統，不同的連結方式入口不同。有兩種方式。

// _rt0_amd64 is common startup code for most amd64 systems when using
// internal linking. This is the entry point for the program from the
// kernel for an ordinary -buildmode=exe program. The stack holds the
// number of arguments and the C-style argv.
TEXT _rt0_amd64(SB),NOSPLIT,$-8
	MOVQ	0(SP), DI	// argc
	LEAQ	8(SP), SI	// argv
	JMP	runtime·rt0_go(SB)

// main is common startup code for most amd64 systems when using
// external linking. The C startup code will call the symbol "main"
// passing argc and argv in the usual C ABI registers DI and SI.
TEXT main(SB),NOSPLIT,$-8
	JMP	runtime·rt0_go(SB)

2. runtime·rt0_go

rt0_go 調用一系列runtime函數，進行初始化。包括

runtime·check
runtime·args
runtime·osinit
runtime·schedinit
runtime·newproc

建立一個goroutine，執行對象函數為
runtime.main 。
runtime·mstart

TEXT runtime·rt0_go(SB),NOSPLIT,$0
    // 1. 将參數入棧。
    // 2. 查找cpu資訊。
    //      1.如果沒有cpu資訊，如果有_cgo_init就調用
    // 3. 設定m->g0 = g0
    // 4. 設定m0 to g0->m
    // 5. CALL	runtime·check(SB)	
    // 6. CALL	runtime·args(SB)
	// 7. CALL	runtime·osinit(SB)
	// 8. CALL	runtime·schedinit(SB)
	// 9. CALL  runtime·newproc建立一個goroutine啟動程序。
	//      create a new goroutine to start program
	//      0.MOVQ	$runtime·mainPC(SB), AX		// entry == runtime·main
	//          将函數入口runtime·main放入AX，作為newproc執行函數
	//          DATA	runtime·mainPC+0(SB)/8,$runtime·main(SB)
	//      1.通過調用runtime·newproc啟動一個goroutine
	//      2.CALL	runtime·newproc(SB)
	// 10.CALL	runtime·mstart 啟動一個M,執行 runtime·main
	//      1.CALL	runtime·mstart(SB)
	//      
	//

3. osinit()

擷取CPU個數。

func osinit() {
	ncpu = getproccount()   //通過封裝系統調用，擷取CPU個數
}

4. schedinit()

進行子產品初始化，符号初始化，記憶體初始化，gc初始化，p初始化等。

func schedinit() {
    //1. 擷取目前的goroutine
    _g_ := getg()
    
    //2. tracebackinit()
    tracebackinit()
    
    //3.子產品資料校驗
    moduledataverify()
        //type moduledata struct { 定義了二進制映像檔案資訊，由連結器填寫。包括：代碼段、隻讀資料，資料段等資訊
        
    //4. 棧初始化
    stackinit()
    
    //5. 記憶體配置設定器初始化
    mallocinit()
    
    //6.
    mcommoninit(_g_.m)
    
    //7. cpu初始化，
    //  1.cpu個數；2.從參數擷取cpu特性
    cpuinit()
    
    //8. 初始化AES hash算法
    alginit()
    
    //9. 子產品初始化
    //  src\runtime\symtab.go
    //  當一個module被動态連結器首次加載時，.init_array被調用。
    //  在一個Go程序聲明周期内，有兩種場景會發生module的加載。
    //  1.以-buildmode=shared 模式編譯，程序初始化會加載。
    //  2.-buildmode=plugin模式編譯，程序運作時加載。
    //  限制：1.modulesinit一次隻能有一個goroutine調用。
    modulesinit()
    
    //10. 建立符号表
    typelinksinit()
    
    //11. itab初始化
    itabsinit()
    
    //12. 空函數
    msigsave(_g_.m)
    
    //13. 将參數都放入切片argslice
    // windows下什麼也不做
    goargs()
    
    //14. 将所有參數放入切邊envs
    goenvs()
    
    //15. 擷取所有GODEBUG參數。
    //  1.更新memprofilerate參數
    //  2.設定GOTRACEBACK級别
    //  3.預設進行cgocheck=1，invalidptr=1
    //  4.根據參數設定debug參數dbgvars
    parsedebugvars()
    
    //16. gc初始化
    //  1.memstats.triggerRatio = 7 / 8.0
    //  2.預設觸發GC的堆大小為4M。可以調整。
    /// 3.根據GOGC參數設定GC比例，
    //      比如100->4M*1
    //      比如200->4M*2
    //  4.以通過設定 GOGC=off 來徹底關閉 GC
    gcinit()
    
    //17. 設定proc個數
    預設為cpu個數(procs)。
    如果設定了環境變量，"GOMAXPROCS"，則設定為環境變量設定值。
    
    //18. 改變p個數
    procresize(procs)
        //整個過程所有處理都是暫停了stop the world,并且sched被加鎖
        //allp是一個slice儲存所有的p。根據需要增長allp大小
        //初始化新建立的p
        //将所有可以運作的p放入，sched.runq隊列頭部

5. runtime.newproc

實際調用newproc1（具體見

[13-goroutine建立過程](https://blog.csdn.net/svasticah/article/details/94345696)

)。

優先從本地(目前線程p對象），或者全局（sched）的gfree隊列擷取一個空閑g對象。
沒有空閑g對象，則新建立一個g對象。設定狀态為 _Grunnable
以50%機率作為下個執行對象，否則放到待執行隊列p.runq。如果隊列已滿，從本地隊列抽取一半g對象放入全局隊列。
喚醒一個閑置線程，如果沒有閑置的，則建立一個線程。

6. runtime·mstart

通過

schedule()

實際執行之前準備好的goroutine，即

runtime.main

。

func mstart1() {
    // 1.asminit()空函數
    // 2.minit() m初始化，主要是信号初始化
    // 3. mstartm0()//對于windows單獨啟動一個額外的M用于callback
    // 4. fn() //如果有mstartfn，則執行。
    // 5. schedule()  //找到一個可以運作的的goroutine并執行。
            1.如果處于gc等待狀态sched.gcwaiting，則stop the world.
                1.gcstopm()
                    1.releasep() 将p與m解除關聯
                    2.stopm() 停止執行目前的m，直到新的work可用
                2.goto top  //循環等待gcwaiting是否結束
            2.trace
            3.擷取背景一個goroutine
                findRunnableGCWorker()
            4.如果擷取失敗，以一定幾率從全局隊列中擷取一個goroutine
                1.幾率schedtick%61 == 0
                2.從全局隊列擷取，globrunqget()
                3.擷取過程會加鎖, lock(&sched.lock)
            5.如果仍然沒有可以運作goroutine，則阻塞等待。
                findrunnable()
                    1. 處于sched.gcwaiting狀态，循環等待goto top
                    2. 如果處于喚醒等待狀态，則準備一個goroutine
                    3. 如果有cgo處于yeild，則調用cgo
                    4. 再次嘗試擷取一個本地goroutine，成功則傳回。
                    5. 再次嘗試從全局隊列中擷取goroutine，成功則傳回。
                    6. Poll network.
                        通過poll等待網絡。
            6. 找到一個goroutine，則執行runtime·gogo
}

7.執行一個goroutine

// func gogo(buf *gobuf)
// restore state from Gobuf; longjmp
TEXT runtime·gogo(SB), NOSPLIT, $16-8
	MOVQ	buf+0(FP), BX		// gobuf
	MOVQ	gobuf_g(BX), DX
	MOVQ	0(DX), CX		// make sure g != nil
	get_tls(CX)
	MOVQ	DX, g(CX)
	MOVQ	gobuf_sp(BX), SP	// restore SP
	MOVQ	gobuf_ret(BX), AX
	MOVQ	gobuf_ctxt(BX), DX
	MOVQ	gobuf_bp(BX), BP
	MOVQ	$0, gobuf_sp(BX)	// clear to help garbage collector
	MOVQ	$0, gobuf_ret(BX)
	MOVQ	$0, gobuf_ctxt(BX)
	MOVQ	$0, gobuf_bp(BX)
	MOVQ	gobuf_pc(BX), BX
	JMP	BX

8. runtime.main

src\runtime\proc.go

// The main goroutine.

建立一個線程，執行sysmon服務。
執行main.init
執行main.main

func main() {
    1. newm(sysmon, nil)
        對于非wasm(WebAssembly )環境，建立一個m，執行sysmon。
        1. allocm() 建立一個m對象
        2. 對于cgo，通過asmcgocall(_cgo_thread_start, unsafe.Pointer(&ts))系統調用建立一個線程
        3. 非cgo，通過pthread_create方式建立線程。其他通過clone方式建立（linux）
        4. sysmon
            1. 常駐背景
            2. trigger libc interceptors if needed
            3. poll network if not polled for more than 10ms
            4. 奪回被系統調用阻塞的p，并且搶占長期運作的g
            5. 判斷是否需要做gc
            6. 偶爾清理一下heap，
                1.在gc後5分鐘沒有使用，就歸還給作業系統，scavengelimit := int64(5 * 60 * 1e9)
    2. runtime_init()
        執行預設.init函數
    3. gcenable()
        啟動gc goroutine
    4. main_init
        執行main.init
    5. main_main
        執行main.main
}

9. 總結

建立 runtime.main()
goroutine

通過
runtime.newproc 建立一個 goroutine ，執行對象為 runtime.main()
執行 runtime.main() 通過 runtime.mstart() 調用 m.mstartfn 即 runtime.main() 。
啟動sysmon線程 runtime.main() 中調用 newm() 建立一個線程，執行背景服務 sysmon
runtime.main() goroutine中執行.init()。
runtime.main() goroutine中建立一個gc goroutine。
runtime.main() goroutine中執行main.init()。
runtime.main() goroutine中執行main.main()，真正進入業務程序。

10. 主要過程

newm()

建立一個系統線程sysmon。
newproc()

建立一個g對象，用來執行
runtime.main 。
mstart()

用來通過
runtime.main 來進入 main 。

12-go程序啟動過程

bootstrap順序

src\runtime\asm_amd64.s

1. main入口

2. runtime·rt0_go

3. osinit()

4. schedinit()

5. runtime.newproc

6. runtime·mstart

7.執行一個goroutine

8. runtime.main

9. 總結

10. 主要過程

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