上一讲新创建了一个 goroutine，设置好了 sched 成员的 sp 和 pc 字段，并且将其添加到了 p0 的本地可运行队列，坐等调度器的调度。

我们继续看代码。搞了半天，我们其实还在 runtime·rt0_go 函数里，执行完 runtime·newproc(SB) 后，两条 POP 指令将之前为调用它构建的参数弹出栈。好消息是，最后就只剩下一个函数了：

// start this M// 主线程进入调度循环，运行刚刚创建的 goroutineCALL    runtime·mstart(SB)

这到达了本系列的核心区，前面铺垫了半天，调度器终于要开始运转了。

mstart 函数设置了 stackguard0 和 stackguard1 字段后，就直接调用 mstart1() 函数：

1. func mstart1() {

2. // 启动过程时 _g_ = m0.g0

3.    _g_ := getg()

4. 
   

5. if _g_ != _g_.m.g0 {

6. throw("bad runtime·mstart")

7.    }

8. 
   

9. // Record top of stack for use by mcall.

10. // Once we call schedule we're never coming back,

11. // so other calls can reuse this stack space.

12. //

13. // 一旦调用 schedule() 函数，永不返回

14. // 所以栈帧可以被复用

15.    gosave(&_g_.m.g0.sched)

16.    _g_.m.g0.sched.pc = ^uintptr(0) // make sure it is never used

17.    asminit()

18.    minit()

19. 
    

20. // ……………………

21. 
    

22. // 执行启动函数。初始化过程中，fn == nil

23. if fn := _g_.m.mstartfn; fn != nil {

24.        fn()

25.    }

26. 
    

27. if _g_.m.helpgc != 0 {

28.        _g_.m.helpgc = 0

29.        stopm()

30.    } else if _g_.m != &m0 {

31.        acquirep(_g_.m.nextp.ptr())

32.        _g_.m.nextp = 0

33.    }

34. 
    

35. // 进入调度循环。永不返回

36.    schedule()

37. }

调用 gosave 函数来保存调度信息到 g0.sched 结构体，来看源码：

// void gosave(Gobuf*)

// save state in Gobuf; setjmp

TEXT runtime·gosave(SB), NOSPLIT, $0-8

    // 将 gobuf 赋值给 AX

    MOVQ    buf+0(FP), AX       // gobuf

    // 取参数地址，也就是 caller 的 SP

    LEAQ    buf+0(FP), BX       // caller's SP

    // 保存 caller's SP，再次运行时的栈顶

    MOVQ    BX, gobuf_sp(AX)

    MOVQ    0(SP), BX       // caller's PC

    // 保存 caller's PC，再次运行时的指令地址

    MOVQ    BX, gobuf_pc(AX)

    MOVQ    $0, gobuf_ret(AX)

    MOVQ    BP, gobuf_bp(AX)

    // Assert ctxt is zero. See func save.

    MOVQ    gobuf_ctxt(AX), BX

    TESTQ   BX, BX

    JZ  2(PC)

    CALL    runtime·badctxt(SB)

    // 获取 tls

    get_tls(CX)

    // 将 g 的地址存入 BX

    MOVQ    g(CX), BX

    // 保存 g 的地址

    MOVQ    BX, gobuf_g(AX)

    RET

主要是设置了 g0.sched.sp 和 g0.sched.pc，前者指向 mstart1 函数栈上参数的位置，后者则指向 gosave 函数返回后的下一条指令。如下图：

图中 sched.pc 并不直接指向返回地址，所以图中的虚线并没有箭头。

接下来，进入 schedule 函数，永不返回。

// 执行一轮调度器的工作：找到一个 runnable 的 goroutine，并且执行它

// 永不返回

func schedule() {

    // _g_ = 每个工作线程 m 对应的 g0，初始化时是 m0 的 g0

    _g_ := getg()

    // ……………………

top:

    // ……………………

    var gp *g

    var inheritTime bool

    // ……………………

    if gp == nil {

        // Check the global runnable queue once in a while to ensure fairness.

        // Otherwise two goroutines can completely occupy the local runqueue

        // by constantly respawning each other.

        // 为了公平，每调用 schedule 函数 61 次就要从全局可运行 goroutine 队列中获取

        if _g_.m.p.ptr().schedtick%61 == 0 && sched.runqsize > 0 {

            lock(&sched.lock)

            // 从全局队列最大获取 1 个 gorutine

            gp = globrunqget(_g_.m.p.ptr(), 1)

            unlock(&sched.lock)

        }

    }

    // 从 P 本地获取 G 任务

    if gp == nil {

        gp, inheritTime = runqget(_g_.m.p.ptr())

        if gp != nil && _g_.m.spinning {

            throw("schedule: spinning with local work")

        }

    }

    if gp == nil {

        // 从本地运行队列和全局运行队列都没有找到需要运行的 goroutine，

        // 调用 findrunnable 函数从其它工作线程的运行队列中偷取，如果偷不到，则当前工作线程进入睡眠

        // 直到获取到 runnable goroutine 之后 findrunnable 函数才会返回。

        gp, inheritTime = findrunnable() // blocks until work is available

    }

    // This thread is going to run a goroutine and is not spinning anymore,

    // so if it was marked as spinning we need to reset it now and potentially

    // start a new spinning M.

    if _g_.m.spinning {

        resetspinning()

    }

    if gp.lockedm != nil {

        // Hands off own p to the locked m,

        // then blocks waiting for a new p.

        startlockedm(gp)

        goto top

    }

    // 执行 goroutine 任务函数

    // 当前运行的是 runtime 的代码，函数调用栈使用的是 g0 的栈空间

    // 调用 execute 切换到 gp 的代码和栈空间去运行

    execute(gp, inheritTime)

}

调用 runqget，从 P 本地可运行队列先选出一个可运行的 goroutine；为了公平，调度器每调度 61 次的时候，都会尝试从全局队列里取出待运行的 goroutine 来运行，调用 globrunqget；如果还没找到，就要去其他 P 里面去偷一些 goroutine 来执行，调用 findrunnable 函数。

经过千辛万苦，终于找到了可以运行的 goroutine，调用 execute(gp,inheritTime) 切换到选出的 goroutine 栈执行，调度器的调度次数会在这里更新，源码如下：

1. // 调度 gp 在当前 M 上运行

2. // 如果 inheritTime 为真，gp 执行当前的时间片

3. // 否则，开启一个新的时间片

4. //

5. //go:yeswritebarrierrec

6. func execute(gp *g, inheritTime bool) {

7. // g0

8.    _g_ := getg()

9. 
   

10. // 将 gp 的状态改为 running

11.    casgstatus(gp, _Grunnable, _Grunning)

12.    gp.waitsince = 0

13.    gp.preempt = false

14.    gp.stackguard0 = gp.stack.lo + _StackGuard

15. if !inheritTime {

16. // 调度器调度次数增加 1

17.        _g_.m.p.ptr().schedtick++

18.    }

19. 
    

20. // 将 gp 和 m 关联起来

21.    _g_.m.curg = gp

22.    gp.m = _g_.m

23. 
    

24. // …………………………

25. 
    

26. // gogo 完成从 g0 到 gp 真正的切换

27. // CPU 执行权的转让以及栈的切换

28. // 执行流的切换从本质上来说就是 CPU 寄存器以及函数调用栈的切换，

29. // 然而不管是 go 还是 c 这种高级语言都无法精确控制 CPU 寄存器的修改，

30. // 因而高级语言在这里也就无能为力了，只能依靠汇编指令来达成目的

31.    gogo(&gp.sched)

32. }

将 gp 的状态改为 _Grunning，将 m 和 gp 相互关联起来。最后，调用 gogo 完成从 g0 到 gp 的切换，CPU 的执行权将从 g0 转让到 gp。 gogo 函数用汇编语言写成，原因如下：

gogo 函数也是通过汇编语言编写的，这里之所以需要使用汇编，是因为 goroutine 的调度涉及不同执行流之间的切换。

前面我们在讨论操作系统切换线程时已经看到过，执行流的切换从本质上来说就是 CPU 寄存器以及函数调用栈的切换，然而不管是 go 还是 c 这种高级语言都无法精确控制 CPU 寄存器，因而高级语言在这里也就无能为力了，只能依靠汇编指令来达成目的。

上面引用的是公众号“go 语言核心编程技术”调度器系列文章的一章，很赞。

继续看 gogo 函数的实现，传入 &gp.sched 参数，源码如下：

1. TEXT runtime·gogo(SB), NOSPLIT, $16-8

2. // 0(FP) 表示第一个参数，即 buf = &gp.sched

3.    MOVQ    buf+0(FP), BX       // gobuf

4. 
   

5. // ……………………

6. 
   

7.    MOVQ    buf+0(FP), BX

8. 
   

9. nilctxt:

10. // DX = gp.sched.g

11.    MOVQ    gobuf_g(BX), DX

12.    MOVQ    0(DX), CX       // make sure g != nil

13.    get_tls(CX)

14. // 将 g 放入到 tls[0]

15. // 把要运行的 g 的指针放入线程本地存储，这样后面的代码就可以通过线程本地存储

16. // 获取到当前正在执行的 goroutine 的 g 结构体对象，从而找到与之关联的 m 和 p

17. // 运行这条指令之前，线程本地存储存放的是 g0 的地址

18.    MOVQ    DX, g(CX)

19. // 把 CPU 的 SP 寄存器设置为 sched.sp，完成了栈的切换

20.    MOVQ    gobuf_sp(BX), SP    // restore SP

21. // 恢复调度上下文到CPU相关寄存器

22.    MOVQ    gobuf_ret(BX), AX

23.    MOVQ    gobuf_ctxt(BX), DX

24.    MOVQ    gobuf_bp(BX), BP

25. // 清空 sched 的值，因为我们已把相关值放入 CPU 对应的寄存器了，不再需要，这样做可以少 GC 的工作量

26.    MOVQ    $0, gobuf_sp(BX)    // clear to help garbage collector

27.    MOVQ    $0, gobuf_ret(BX)

28.    MOVQ    $0, gobuf_ctxt(BX)

29.    MOVQ    $0, gobuf_bp(BX)

30. // 把 sched.pc 值放入 BX 寄存器

31.    MOVQ    gobuf_pc(BX), BX

32. // JMP 把 BX 寄存器的包含的地址值放入 CPU 的 IP 寄存器，于是，CPU 跳转到该地址继续执行指令

33.    JMP BX

注释地比较详细了。核心的地方是：

MOVQ    gobuf_g(BX), DX// ……get_tls(CX)MOVQ    DX, g(CX)

第一行，将 gp.sched.g 保存到 DX 寄存器；第二行，我们见得已经比较多了， get_tls 将 tls 保存到 CX 寄存器，再将 gp.sched.g 放到 tls[0] 处。这样，当下次再调用 get_tls 时，取出的就是 gp，而不再是 g0，这一行完成从 g0 栈切换到 gp。

可能需要提一下的是，Go plan9 汇编中的一些奇怪的符号：

MOVQ    buf+0(FP), BX  # &gp.sched --> BX

FP 是个伪奇存器，前面加 0 表示是第一个寄存器，表示参数的位置，最前面的 buf 表示一个符号。关于 Go 汇编语言的一些知识，可以参考曹大在夜读上的分享和《Go 语言高级编程》的相关章节，地址见参考资料。

接下来，将 gp.sched 的相关成员恢复到 CPU 对应的寄存器。最重要的是 sched.sp 和 sched.pc，前者被恢复到了 SP 寄存器，后者被保存到 BX 寄存器，最后一条跳转指令跳转到新的地址开始执行。通过之前的文章，我们知道，这里保存的就是 runtime.main 函数的地址。

最终，调度器完成了这个值得铭记的时刻，从 g0 转到 gp，开始执行 runtime.main 函数。

用一张流程图总结一下从 g0 切换到 main goroutine 的过程：

参考资料

【欧神 调度循环】https://github.com/changkun/go-under-the-hood/blob/master/book/zh-cn/part2runtime/ch06sched/exec.md【go 语言核心编程技术 调度器系列】https://mp.weixin.qq.com/s/8eJm5hjwKXya85VnT4y8Cw【曹大 Go plan9 汇编】https://github.com/cch123/asmshare/blob/master/layout.md【Go 语言高级编程】https://chai2010.cn/advanced-go-programming-book/ch3-asm/readme.html