libgo 源码剖析（1. libgo简介与调度浅谈）

闲谈

协程是一个很早的概念了，早些年的游戏行业中已经大规模地在使用，像lua、go这些语言中的协程原语已经相对比较完善了，一般来说直接使用就好，但是在系统后台开发上，出现的时间并不长。
我是做C++方向的后台开发，目前国内一些公司也开源了一些C++协程库，但目前来说，还是在逐步完善的阶段。最早接触的C++协程库是腾讯微信的 libco，可以说是相当轻量级的协程，网上关于libco的实现的文章也是相对较多，这里的话不会去过多地叙述。

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在网上查找关于 libgo 的资料，关于代码实现的文章并没有多少，因此，打算自己看代码总结，之后的文章中，可能会针libgo和libco的部分功能进行简单对比，不足之处，希望读者指出。

背景

因为工作需要，以前系统的异步框架已经显得不再那么地具有扩展性，异步使得原本很简单的逻辑（读->处理->写），要拆分开来成多个阶段，通过回调来响应各个事件，因此有计划地使用协程来代替。

为什么最后选择了libgo，而没有选择更加轻量级的libco ？网上有人给出过两者的性能对比，从自旋锁、协程的数量以及栈空间、线程支持等各个角度考虑，貌似libgo完胜。

图片来源于网络

性能对比数据来源于网络，并不是说libco不好，也许各自应用的场景略有不同，libco几千行的代码可以实现一个相对较完备的协程，而且经得住微信后台庞大的数据流量，自有它的优势。由于对 libgo 的代码正在研究当中，因此，暂不对两者评价。

协程

不管是什么样的协程，最核心的内容，都是在系统发生阻塞的时候上层主动让出CPU，切换就绪协程的上下文，简要总结，有如下几个方面：

1. 上下文切换的实现
2. 系统函数的hook；
3. 协程调度；
4. 时间管理；

libgo 源码

https://github.com/yyzybb537/libgo

libgo 目录结构说明

muhui@ASIAYANG-MB0:~/code/libgo/libgo-master$ ll
total 64
-rw-r--r--@  1 muhui  staff  5913 11  7 11:20 CMakeLists.txt
-rw-r--r--@  1 muhui  staff  1084 11  7 11:20 LICENSE
-rw-r--r--@  1 muhui  staff  8758 11  7 11:20 README.md
-rw-r--r--@  1 muhui  staff  4230 11  7 11:20 TODO
drwxr-xr-x@  4 muhui  staff   128 11  7 11:20 imgs
drwxr-xr-x@ 15 muhui  staff   480 11  7 11:20 libgo
drwxr-xr-x@  8 muhui  staff   256 11  7 11:20 test
drwxr-xr-x@  6 muhui  staff   192 11  7 11:20 third_party
drwxr-xr-x@ 20 muhui  staff   640 11  7 11:20 tutorial
drwxr-xr-x@  4 muhui  staff   128 11  7 11:20 vs_proj
muhui@ASIAYANG-MB0:~/code/libgo/libgo-master$ cd libgo/
muhui@ASIAYANG-MB0:~/code/libgo/libgo-master/libgo$ ll
total 16
drwxr-xr-x@  4 muhui  staff   128 11  7 11:20 cls
drwxr-xr-x@ 19 muhui  staff   608 11  7 11:20 common
drwxr-xr-x@  6 muhui  staff   192 11  7 11:20 context
-rw-r--r--@  1 muhui  staff  1848 11  7 11:20 coroutine.h
drwxr-xr-x@  5 muhui  staff   160 11  7 11:20 debug
drwxr-xr-x@  4 muhui  staff   128 11  7 11:20 defer
-rw-r--r--@  1 muhui  staff    36 11  7 11:20 libgo.h
drwxr-xr-x@  4 muhui  staff   128 11  7 11:20 netio
drwxr-xr-x@  5 muhui  staff   160 11  7 11:20 pool
drwxr-xr-x@  8 muhui  staff   256 11  7 11:20 scheduler
drwxr-xr-x@  7 muhui  staff   224 11  7 11:20 sync
drwxr-xr-x@  4 muhui  staff   128 11  7 11:20 task
drwxr-xr-x@  4 muhui  staff   128 11  7 11:20 timer

libgo 做的较好的一点是增加了对windows 环境的支持等，我们只针对 Linux 环境做研究。

• TODO：libgo 后续会逐步完善或增加的功能；
• libgo：源码实现的主目录，关于协程和调度策略的实现都在该目录下；
• test：测试代码；
• tutorial：libgo 使用教程代码；

• vs_proj：VS 环境下如何使用libgo。

  在libgo目录下

  • task：协程的相关实现；
  • scheduler：协程调度的实现；
  • debug：libgo 自带的调试功能（用于协程状态的定位等）；
  • coroutine.h：对一些常用对方法进行了重定义。
• netio：hook的系统调用；
• context：上下文的切换；
• pool：libgo 实现的连接池

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libgo调度原理概述

我们知道，协程是用户态线程，因此libco的话是不支持线程的。但在libgo中，线程同样是支持的，这于它的调度方式有关。

首先我们要说的一点是，在libgo中，每个协程是一个task，libgo 的调度并不是直接作用于协程，是通过间接调度实现的。

libgo中有调度器（scheduler）和执行器（processer）的概念：

1. 直接负责协程调度的是执行器，它会在协程阻塞的时候切出上下文，并切入一个就绪协程的上下文去继续处理，当没有可执行的协程时，执行器就会阻塞等待，当有新到来的任务时，会继续处理；

2. 负责管理执行器的是调度器，对调度器而言，每个执行器是一个单独的线程，调度器做的最主要的工作，就是平衡各个执行器中的协程数量，防止饥饿效应，部分执行器过忙，部分执行器却没有task可执行，另外，如果某个执行器卡住，调度器也会将执行器中的可运行协程取出，放到负载最低的执行器上。

3. 当然，调度器的个数的话是支持动态扩展的。

如下图：

关于代码实现会在下一篇中叙述。