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goroutine 是一个 g 对象，g 对象的前三个字段描述了它的执行栈：
// stack 描述了 goroutine 的执行栈，栈的区间为 [lo, hi)，在栈两边没有任何隐式数据结构
// 因此 Go 的执行栈由运行时管理，本质上分配在堆中，比 ulimit -s 大
type stack struct {
lo uintptr
hi uintptr
}
// gobuf 描述了 goroutine 的执行现场
type gobuf struct {
sp uintptr
pc uintptr
g guintptr
ctxt unsafe.Pointer
ret sys.Uintreg
lr uintptr
bp uintptr
}
type g struct {
// stack 描述了实际的栈内存：[stack.lo, stack.hi)
stack stack
// stackguard0 是对比 Go 栈增长的 prologue 的栈指针
// 如果 sp 寄存器比 stackguard0 小（由于栈往低地址方向增长），会触发栈拷贝和调度
// 通常情况下：stackguard0 = stack.lo + StackGuard，但被抢占时会变为 StackPreempt
stackguard0 uintptr
// stackguard1 是对比 C 栈增长的 prologue 的栈指针
// 当位于 g0 和 gsignal 栈上时，值为 stack.lo + StackGuard
// 在其他栈上值为 ~0 用于触发 morestackc (并 crash) 调用
stackguard1 uintptr
(...)
// sched 描述了执行现场
sched gobuf
(...)
}TODO: gobuf & stack consts
<-- _StackPreempt
高地址
goroutine stack
+-------------------+ <-- _g_.stack.hi
| |
+-------------------+
| |
+-------------------+
| |
+-------------------+ <-- _g_.sched.sp
| |
+-------------------+
| |
+-------------------+
| |
+-------------------+
| |
+-------------------+
....
| |
+-------------------+ <-- _g_.stackguard0
| | | |
+-------------------+ | | _StackSmall
| | | |
+-------------------+ | ---
| | |
+-------------------+ | _StackGuard
| | |
+-------------------+ <-- _g_.stack.lo
低地址
执行栈可以在函数执行完毕后，专门被垃圾回收整个回收掉，从而将它们单独管理起来能够利于垃圾回收器的编写：
// 具有可用栈的 span 的全局池
// _NumStackOrders == 4, 分别对应 2K/4K/8K/16K 大小的小栈
var stackpool [_NumStackOrders]mSpanList
var stackpoolmu mutex
// 大栈直接分配 span 全局池
var stackLarge struct {
lock mutex
free [heapAddrBits - pageShift]mSpanList // free lists by log_2(s.npages)
}stackpool/stackLarge 均为全局变量，他们均为 mspan 的双向链表
（参见 内存分配器：基础）他们的初始化逻辑非常简单，
既将整个链表初始化为空链，不分配节点：
// 初始化栈空间复用管理链表
func stackinit() {
(...)
for i := range stackpool {
stackpool[i].init()
}
for i := range stackLarge.free {
stackLarge.free[i].init()
}
}
// 初始化空双向链表
func (list *mSpanList) init() {
list.first = nil
list.last = nil
}一个 goroutine 的创建通过 newproc 来完成，在调用这个函数之前，goroutine 还尚未存在，
只有一个入口地址及参数的大小，我们通过下面的例子来理解：
package main
func hello(msg string) {
println(msg)
}
func main() {
go hello("hello world")
}其编译后的形式为：
TEXT main.main(SB) main.go
main.go:7 0x104df70 65488b0c2530000000 MOVQ GS:0x30, CX
(...)
main.go:8 0x104df8d 488d055ed10100 LEAQ go.string.*+1874(SB), AX
main.go:8 0x104df94 4889442410 MOVQ AX, 0x10(SP)
main.go:8 0x104df99 48c74424180b000000 MOVQ $0xb, 0x18(SP)
main.go:8 0x104dfa2 c7042410000000 MOVL $0x10, 0(SP)
main.go:8 0x104dfa9 488d05b80c0200 LEAQ go.func.*+67(SB), AX
main.go:8 0x104dfb0 4889442408 MOVQ AX, 0x8(SP)
main.go:8 0x104dfb5 e876cefdff CALL runtime.newproc(SB)
(...)具体的传参过程：
LEAQ go.string.*+1874(SB), AX // 将 "hello world" 的地址给 AX
MOVQ AX, 0x10(SP) // 将 AX 的值放到 0x10
MOVL $0x10, 0(SP) // 将最后一个参数的位置存到栈顶 0x00
LEAQ go.func.*+67(SB), AX // 将 go 语句调用的函数入口地址给 AX
MOVQ AX, 0x8(SP) // 将 AX 存入 0x08
CALL runtime.newproc(SB) // 调用 newproc这个过程里我们基本上可以看到栈是这样排布的：
栈布局
| | 高地址
| |
+-----------------+
| &"hello world" |
0x10 +-----------------+ <-- fn + sys.PtrSize
| hello |
0x08 +-----------------+ <-- fn
| siz |
0x00 +-----------------+ <-- SP
| newproc PC |
+-----------------+ callerpc: 要运行的 goroutine 的 PC
| |
| | 低地址
func newproc(siz int32, fn *funcval) {
// 从 fn 的地址增加一个指针的长度，从而获取第一参数地址
argp := add(unsafe.Pointer(&fn), sys.PtrSize)
gp := getg()
// 获取调用方 PC/IP 寄存器值
pc := getcallerpc()
// 用 g0 系统栈创建 goroutine 对象
// 传递的参数包括 fn 函数入口地址, argp 参数起始地址, siz 参数长度, gp（g0），调用方 pc（goroutine）
systemstack(func() {
newproc1(fn, (*uint8)(argp), siz, gp, pc)
})
}当调用 newproc1 ，会尝试获取一个已经分配好的 g，否则会直接进入创建：
func newproc1(fn *funcval, argp *uint8, narg int32, callergp *g, callerpc uintptr) {
(...)
// 根据 p 获得一个新的 g
newg := gfget(_p_)
// 初始化阶段，gfget 是不可能找到 g 的
// 也可能运行中本来就已经耗尽了
if newg == nil {
// 创建一个拥有 _StackMin 大小的栈的 g
newg = malg(_StackMin)
// 将新创建的 g 从 _Gidle 更新为 _Gdead 状态
casgstatus(newg, _Gidle, _Gdead)
allgadd(newg) // 将 Gdead 状态的 g 添加到 allg，这样 GC 不会扫描未初始化的栈
}
(...)
}从而通过 malg 分配一个具有最小栈的 goroutine：
// 分配一个新的 g 结构, 包含一个 stacksize 字节的的栈
func malg(stacksize int32) *g {
newg := new(g)
if stacksize >= 0 {
// 将 stacksize 舍入为 2 的指数，目的是为了消除 _StackSystem 对栈的影响
// 在 Linux/Darwin 上（ _StackSystem == 0 ）本行不改变 stacksize 的大小
stacksize = round2(_StackSystem + stacksize)
systemstack(func() {
newg.stack = stackalloc(uint32(stacksize))
})
newg.stackguard0 = newg.stack.lo + _StackGuard
newg.stackguard1 = ^uintptr(0)
}
return newg
}stackguard0 不出所料的被设置为了 stack.lo + _StackGuard，而 stackguard0 则为 ~0。
而执行栈本身是通过 stackalloc 来进行分配。
前面已经提到栈可能从两个不同的位置被分配：小栈和大栈。小栈指大小为 2K/4K/8K/16K 的栈，大栈则是更大的栈。
stackalloc 基本上也就是在权衡应该从哪里分配出一个执行栈，返回所在栈的低位和高位。
当然，高低位的确立很简单，因为我们已经知道了需要栈的大小，那么只需要知道分配好的栈的起始位置在哪儿就够了，
即指针 v：
//go:systemstack
func stackalloc(n uint32) stack {
thisg := getg()
(...)
// 小栈由自由表分配器分配有固定大小。
// 如果我们需要更大尺寸的栈，我们将重新分配专用 span。
var v unsafe.Pointer
// 检查是否从缓存分配
if n < _FixedStack<<_NumStackOrders && n < _StackCacheSize {
(...) // 小栈分配
} else {
(...) // 大栈分配
}
(...)
return stack{uintptr(v), uintptr(v) + uintptr(n)}
}// 计算对应的 mSpanList
order := uint8(0)
n2 := n
for n2 > _FixedStack {
order++
n2 >>= 1
}
var x gclinkptr
c := thisg.m.mcache
// 决定是否从 stackpool 中分配
if stackNoCache != 0 || c == nil || thisg.m.preemptoff != "" {
// c == nil 可能发生在 exitsyscall 或 procresize 的内部。
// 只需从全局池中获取一个堆栈。在 gc 期间也不要接触 stackcache，因为它会并发的 flush。
lock(&stackpoolmu)
x = stackpoolalloc(order)
unlock(&stackpoolmu)
} else {
// 从对应链表提取可复用的空间
x = c.stackcache[order].list
// 提取失败，扩容再重试
if x.ptr() == nil {
stackcacherefill(c, order)
x = c.stackcache[order].list
}
c.stackcache[order].list = x.ptr().next
c.stackcache[order].size -= uintptr(n)
}
v = unsafe.Pointer(x)如果没有缓存，则将其填充：
//go:systemstack
func stackcacherefill(c *mcache, order uint8) {
if stackDebug >= 1 {
print("stackcacherefill order=", order, "\n")
}
// Grab some stacks from the global cache.
// Grab half of the allowed capacity (to prevent thrashing).
var list gclinkptr
var size uintptr
lock(&stackpoolmu)
for size < _StackCacheSize/2 {
x := stackpoolalloc(order)
x.ptr().next = list
list = x
size += _FixedStack << order
}
unlock(&stackpoolmu)
c.stackcache[order].list = list
c.stackcache[order].size = size
}大空间从 stackLarge 进行分配：
var s *mspan
npage := uintptr(n) >> _PageShift
log2npage := stacklog2(npage)
// 尝试从 stackLarge 缓存中获取堆栈。
lock(&stackLarge.lock)
if !stackLarge.free[log2npage].isEmpty() {
s = stackLarge.free[log2npage].first
stackLarge.free[log2npage].remove(s)
}
unlock(&stackLarge.lock)
if s == nil {
// 从堆中分配一个新的栈
s = mheap_.allocManual(npage, &memstats.stacks_inuse)
if s == nil {
throw("out of memory")
}
osStackAlloc(s)
s.elemsize = uintptr(n)
}
v = unsafe.Pointer(s.base())TODO: alloc
早年的 Go 运行时使用分段栈的机制，即当一个 goroutine 的执行栈溢出时，
栈的扩张操作是在另一个栈上进行的，这两个栈彼此没有连续。
这种设计的缺陷很容易破坏缓存的局部性原理，从而降低程序的运行时性能。
因此现在 Go 运行时开始使用连续栈机制，当一个执行栈发生溢出时，
新建一个两倍于原栈大小的新栈，再将原栈整个拷贝到新栈上。
从而整个栈总是连续的。栈的拷贝并非想象中的那样简单，因为一个栈上可能保留指向被拷贝栈的指针，
从而当栈发生拷贝后，这个指针可能还指向原栈，从而造成错误。
此外，goroutine 上原本的 gobuf 也需要被更新，这也是使用连续栈的难点之一。
分段标记是编译器的机制，涉及栈帧大小的计算。这个过程比较复杂，我们暂时假设编译器已经计算好了栈帧的大小，
这时，编译的预处理阶段，会为没有标记为 go:nosplit 的函数插入栈的分段检查：
// cmd/internal/obj/x86/obj6.go
func preprocess(ctxt *obj.Link, cursym *obj.LSym, newprog obj.ProgAlloc) {
(...)
p := cursym.Func.Text
autoffset := int32(p.To.Offset) // 栈帧大小
// 一些额外的栈帧大小计算
(...)
if !cursym.Func.Text.From.Sym.NoSplit() {
p = stacksplit(ctxt, cursym, p, newprog, autoffset, int32(textarg)) // 触发分段检查
}
(...)
}与处理阶段将栈帧大小传入 stacksplit，用于针对不同大小的栈进行不同的分段检查，
具体的代码相当繁琐，这里直接给出的是汇编的伪代码：
func stacksplit(ctxt *obj.Link, cursym *obj.LSym, p *obj.Prog, newprog obj.ProgAlloc, framesize int32, textarg int32) *obj.Prog {
(...)
var q1 *obj.Prog
if framesize <= objabi.StackSmall {
// 小栈: SP <= stackguard，直接比较 SP 和 stackguard
// CMPQ SP, stackguard
(...)
} else if framesize <= objabi.StackBig {
// 大栈: SP-framesize <= stackguard-StackSmall
// LEAQ -xxx(SP), AX
// CMPQ AX, stackguard
(...)
} else {
// 更大的栈需要防止 wraparound
// 如果 SP 接近于零:
// SP-stackguard+StackGuard <= framesize + (StackGuard-StackSmall)
// 两端的 +StackGuard 是为了保证左侧大于零。
// SP 允许位于 stackguard 下面一点点
//
// 抢占设置了 stackguard 为 StackPreempt，一个大到能够打破上面的数学计算的值，
// 因此必须显式的进行检查：
// MOVQ stackguard, CX
// CMPQ CX, $StackPreempt
// JEQ label-of-call-to-morestack
// LEAQ StackGuard(SP), AX
// SUBQ CX, AX
// CMPQ AX, $(framesize+(StackGuard-StackSmall))
(...)
}
(...)
// 函数的尾声
morestack := "runtime.morestack"
switch {
case cursym.CFunc():
morestack = "runtime.morestackc" // morestackc 会 panic，因为此时是系统栈上的 C 函数
case !cursym.Func.Text.From.Sym.NeedCtxt():
morestack = "runtime.morestack_noctxt"
}
call.To.Sym = ctxt.Lookup(morestack)
(...)
return jls
}总而言之，没有被 go:nosplit 标记的函数的序言部分会插入分段检查，从而在发生栈溢出的情况下，
触发 runtime.morestack 调用，如果函数不需要 ctxt，则会调用 runtime.morestack_noctxt
从而抛弃 ctxt 再调用 morestack：
TEXT runtime·morestack_noctxt(SB),NOSPLIT,$0
MOVL $0, DX
JMP runtime·morestack(SB)用户栈的扩张发生在 morestack 处，该函数此前会检查该调用是否正确的在用户栈上调用（因此 g0 栈和信号栈
不能发生此调用）。而后将 morebuf 设置为 f 的调用方，并将 G 的执行栈设置为 f 的 ctxt，
从而在 g0 上调用 newstack。
TEXT runtime·morestack(SB),NOSPLIT,$0-0
// 无法增长调度器的栈(m->g0)
get_tls(CX)
MOVQ g(CX), BX
MOVQ g_m(BX), BX
MOVQ m_g0(BX), SI
CMPQ g(CX), SI
JNE 3(PC)
CALL runtime·badmorestackg0(SB)
CALL runtime·abort(SB)
// 无法增长信号栈 (m->gsignal)
MOVQ m_gsignal(BX), SI
CMPQ g(CX), SI
JNE 3(PC)
CALL runtime·badmorestackgsignal(SB)
CALL runtime·abort(SB)
// 从 f 调用
// 将 m->morebuf 设置为 f 的调用方
MOVQ 8(SP), AX // f 的调用方 PC
MOVQ AX, (m_morebuf+gobuf_pc)(BX)
LEAQ 16(SP), AX // f 的调用方 SP
MOVQ AX, (m_morebuf+gobuf_sp)(BX)
get_tls(CX)
MOVQ g(CX), SI
MOVQ SI, (m_morebuf+gobuf_g)(BX)
// 将 g->sched 设置为 f 的 context
MOVQ 0(SP), AX // f 的 PC
MOVQ AX, (g_sched+gobuf_pc)(SI)
MOVQ SI, (g_sched+gobuf_g)(SI)
LEAQ 8(SP), AX // f 的 SP
MOVQ AX, (g_sched+gobuf_sp)(SI)
MOVQ BP, (g_sched+gobuf_bp)(SI)
MOVQ DX, (g_sched+gobuf_ctxt)(SI)
// 在 m->g0 栈上调用 newstack.
MOVQ m_g0(BX), BX
MOVQ BX, g(CX)
MOVQ (g_sched+gobuf_sp)(BX), SP
CALL runtime·newstack(SB)
CALL runtime·abort(SB) // 如果 newstack 返回则崩溃
RETnewstack 在前半部分承担了对 goroutine 进行抢占的任务（见 调度器：协作与抢占），
而在后半部分则是真正的栈扩张。
//go:nowritebarrierrec
func newstack() {
thisg := getg()
(...)
gp := thisg.m.curg
(...)
morebuf := thisg.m.morebuf
thisg.m.morebuf.pc = 0
thisg.m.morebuf.lr = 0
thisg.m.morebuf.sp = 0
thisg.m.morebuf.g = 0
(...)
sp := gp.sched.sp
if sys.ArchFamily == sys.AMD64 || sys.ArchFamily == sys.I386 || sys.ArchFamily == sys.WASM {
// 到 morestack 的调用会消耗一个字
sp -= sys.PtrSize
}
(...)
// 分配一个更大的段，并对栈进行移动
oldsize := gp.stack.hi - gp.stack.lo
newsize := oldsize * 2 // 两倍于原来的大小
// 需要的栈太大，直接溢出
if newsize > maxstacksize {
print("runtime: goroutine stack exceeds ", maxstacksize, "-byte limit\n")
throw("stack overflow")
}
// goroutine 必须是正在执行过程中才来调用 newstack
// 所以这个状态一定是 Grunning 或 Gscanrunning
casgstatus(gp, _Grunning, _Gcopystack)
// 因为 gp 处于 Gcopystack 状态，当我们对栈进行复制时并发 GC 不会扫描此栈
copystack(gp, newsize, true)
if stackDebug >= 1 {
print("stack grow done\n")
}
casgstatus(gp, _Gcopystack, _Grunning)
gogo(&gp.sched) // 继续执行
}TODO: gc
TODO:
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