结合 golang 中分析协程框架的实现

协程

协程可以说是 golang 中的有名的框架，本文主要分析 Github 项目 Ntyco 协程框架的实现，由于本人目前 golang 写的不多，因此不会对 golang 的源码进行分析，只是根据 golang 的协程调度来分析 c 语言版本调度。

协程的基本元素

golang 中大名鼎鼎的协程有这样三个元素 G M P，G 表示 goroutinue 协程，m 是内核元素， p 表示处理器，用来管理和执行协程。

如果使用 c 语言的话，那么内核线程使用 epoll 进行管理最好，而在 golang ，当然我们主要实现的就是 goroutine 和 process ，说白了，我们需要设计一个协程的数据结构并对其进行操作，然后实现一个协程调度其对齐进行调度，并且和内核之间进行通信。

源码分析

项目中的代码结构如下：

协程代码结构

所有的实现代码都在 core 目录下。

所有实现代码结构

其中最关键的代码在 nty_coroutine 、 nty_schedule 和 nty_socket 中，其中 nty_tree ，是对红黑树的各种操作实现，nty_queue 是对队列的操作实现。

我们先从协程开始，关于协程的数据结构定义如下：

说几个关键的内容一个是协程的状态，golang 中协程状态有三种，一种是 sleep 沉睡，另一种是 ready 在准备，然后正在运行，这里用了红黑树维护各个节点，没然后用队列维护正在准备的节点。

定义的状态如下：

上述状态就是各种细分的协程状态。

协程定义之后，就要对数据结构进行操作，然后让协程跟我们的调度进行进行交互。

这里只展示了对于协程的调度以及对于协程的初始化，另外还有协程创建，状态转换，加入不同状态的队列中，这一部分的内容相对较为容易。

协程调度

协程定义出来之后，我们需要这样的前置只是，协程到底要怎么调度，这就是我们需要对栈进行操作，在 x86 处理器上，我们汇编代码都是在栈上进行处理的，如果了解过 liunx 操作系统，我们就知道操作系统在从用户态切换到内核态就需要进行系统调用，这个时候会保留进程的上下文，然后从内核态执行完毕后就恢复过来。

因此我们在协程调度的数据结构中定义如下。

我们来看一下这个协程调度器的大概作用，首先就是跟协程进行交互，对协程的上下文进行保存加载。

另外就是跟内核线程进行交互，他需要将协程的内容加入内核 epoll 中进行调度。

先从调度器的创建开始

这里调度器就是对各种状态协程调度，同时针对内核线程的 epoll 也要进行交互。

注意，因为我们协程不可能只创建一个， golang 中，有多个 Process 进行处理，因此调度上也会需要对各调度的数据结构。

接着实现就是一些协程数据结构的对协程在各个节点之间转换操作，因为篇幅原因就不再赘述，我们最后来看，调度器跑起来的函数

上述就是一个针对睡眠，准备和等待队列的一个调度，睡眠的队列有个时间，当这个协程创建时间超过了这个时间，那么就要进入调度执行，对于准备的队列直接从队列中取然后执行，最后就是执行等待的队列。

内核epoll 的调度

在调度 run 函数中，我们开到最后是对 epoll 的调度，集中在 nty_schedule_epoll，nty_schedule_search_wait ，nty_coroutine_resume。

我们先来看看 nty_schedule_epoll 函数上：

函数较为见到那，通过 nty_epoller_wait 得到 nready 的时间，然后将时间的数量设置为 nready ，然后调度器后边就是会处理时间。

另外就是 nty_schedule_search_wait 就是从 wait 的红黑树中找到就绪时间，最后就是协程的恢复执行的一个过程。

结尾

上述就是一个简单的协程框架的分析，源码整个部分较为复杂，很多细节没有讲到，建议大家结合 golang 的原理跟着查看，关键内容在这个调度器的实现上，源码中还有 poll socket 之类网络 I/O的封装，不过不再本文讲述的范围内了。