Go 语言实现——启动过程¶
$ gdb test
...
(gdb) info files
Symbols from "/root/test".
Local exec file:
`/root/test', file type elf64-x86-64.
Entry point: 0x44bb80
...
(gdb) b *0x44bb80
用 gdb 跟踪一下 Go 程序启动阶段的执行，可以得到其执行路径大致如下：
➜ _rt0_amd64_linux () at src/runtime/rt0_linux_amd64.s:8
➜ main () at src/runtime/rt0_linux_amd64.s:73
➜ runtime.rt0_go () at src/runtime/asm_amd64.s:12
前面两个函数做的事情比较简单，就是保存一下（argc，argv）到（SI，DI）寄存器，然后跳转到 runtime·rt0_go 函数执行。
TEXT _rt0_amd64_linux(SB),NOSPLIT,$-8
LEAQ 8(SP), SI // argv
MOVQ 0(SP), DI // argc
MOVQ $main(SB), AX
JMP AX
TEXT main(SB),NOSPLIT,$-8
MOVQ $runtime·rt0_go(SB), AX
JMP AX
runtime·rt0_go 是一个比较复杂的函数，这里会完成所有的初始化工作并开始程序的执行，它的逻辑大致如下：
初始化 root goroutine 的运行环境，为执行 Go 代码做好准备（类似于操作系统一开始会用汇编初始化好 C 运行环境然后跳到 C 代码执行）。
获取 cpuinfo ，初始化相关的一些 runtime 标志变量，比如： runtime·support_sse2 。
调用 args() 获取一些跟内核相关的信息，比如内核的 page size 等。这些数据存在 argc, argv 之后一段叫做 auxv 的数据里。
调用 osinit() ，初始化 ncpu 。
- 调用 schedinit() 初始化各种子系统。
栈、内存管理初始化
调度器初始化
将命令行参数和环境变量保存到 slice 中，这样 os.Args() 和 os.Environ() 只要返回这个 slice 就行了
gc 初始化
…
创建一个新的 goroutine，其执行函数为 runtime·main ，这个函数最终会调用 main·main 也就是用户代码的入口函数。
调用 runtime·mstart() 让线程开始调度执行 goroutine 。
从第 1 步之后的各种初始化基本都是用 Go 写的，所以系统一开始得先准备一个 root goroutine 的执行环境出来用来执行这部分初始化代码。这个主要涉及 3 个数据：
g0，类型为 g，root goroutine 的关联数据，主要是需要初始化执行栈的相关变量。
m0，类型为 m，主线程的关联数据，主要 m0.tls ，线程的 TLS 数据。
TLS，go 代码中很多地方需要获取当前运行的 goroutine 对应的 g 数据，这个指针存在线程的 TLS 里的。
runtime·rt0_go 的代码使用汇编写的，下面是其大致的伪代码：
https://github.com/golang/go/blob/release-branch.go1.9/src/runtime/asm_amd64.s#L10
// proc.go
var (
m0 m
g0 g
)
// runtime2.go
type g struct {
// goroutine 的栈空间内存范围: [stack.lo, stack.hi).
stack stack
// 栈空间一开始分配是比较小的，SP 指针小于 stackguard0 后说明栈空间不够，要 realloc 了。
stackguard0 uintptr
stackguard1 uintptr
...
}
type m struct
// 下面是 asm_amd64.s 中 runtime·rt0_go 的伪代码
// 初始化 root goroutine 执行栈的相关变量。
g0.stack.hi = (SP)
g0.stack.lo = (-64*1024+104)(SP)
g0.stackguard0 = g0.stack.lo
g0.stackguard1 = g0.stack.lo
// 设置当前线程的 TLS 指向 m0.tls
arch_prctl(ARCH_SET_FS, m0.tls)
// 让 m0.tls 指向 g0 也就是让当前线程的 TLS 指向 g0
// go 编译出的代码中很多地方会通过类似下面的代码来获取当前执行的 goroutine 的相关数据
// get_tls(CX)
// MOVQ g(CX), AX // Move g into AX.
// MOVQ g_m(AX), BX // Move g.m into BX.
// https://golang.org/doc/asm#amd64
m0.tls = &g0
// 继续初始化 m0 和 g0 这两个变量
m0.g0 = &g0
g0.m = &m0
// 一些环境检查
runtime·check()
// 从 auxv 数据里读取一些有用的信息
runtime·args()
// 初始化 ncpu
runtime·osinit()
// 各种子系统的初始化
runtime·schedinit()
// 创建一个新的 goroutine ，执行函数为 runtime.main
runtime.newproc(0, runtime.main)
// kick start the world
runtime·mstart()
runtime·schedinit 的缩略代码：
https://github.com/golang/go/blob/release-branch.go1.9/src/runtime/proc.go#L468
func schedinit() {
// 获取 root goroutine 的 g 指针 也就是 &g0
_g_ := getg()
// 最大线程数为 10000
sched.maxmcount = 10000
tracebackinit()
moduledataverify()
// 栈和内存管理的初始化
stackinit()
mallocinit()
// Go 中 m 指的就是线程，这里也就是初始化调度器
mcommoninit(_g_.m)
// 初始化 hash 算法，go 里 map 使用 hashmap 实现的，所以这行代码之前是不能用 map 的。
alginit()
modulesinit()
typelinksinit()
itabsinit()
msigsave(_g_.m)
initSigmask = _g_.m.sigmask
// 将命令行参数和环境变量保存到 slice 中，这样 os.Args() 和 os.Environ() 只要返回这个 slice 就行了
goargs()
goenvs()
parsedebugvars()
// 初始化 gc
gcinit()
sched.lastpoll = uint64(nanotime())
// 设置并发数，所以代码中不用再写 runtime.GOMAXPROCS(n) 了，因为默认已经初始化好了
procs := ncpu
if n, ok := atoi32(gogetenv("GOMAXPROCS")); ok && n > 0 {
procs = n
}
if procs > _MaxGomaxprocs {
procs = _MaxGomaxprocs
}
if procresize(procs) != nil {
throw("unknown runnable goroutine during bootstrap")
}
}
runtime·main 函数的缩略代码：
https://github.com/golang/go/blob/release-branch.go1.9/src/runtime/proc.go#L109
func main() {
// 创建出一个单独的物理线程来执行 sysmon ，这个函数和调度相关
systemstack(func() {
newm(sysmon, nil)
})
// 执行 runtime 包里的所有 init 函数
runtime_init()
// 开启 gc
gcenable()
// 执行所有用户包（包括标准库）的init函数
fn := main_init
fn()
// 执行 main.main() 函数，也就是用户代码的入口函数
fn = main_main
fn()
exit(0)
}
Go 的初始化过程是个非常复杂的过程，这里我们只是简单的理了一下其大致的流程，详细的分析在后续的各个子系统的分析中再说。
参考：