go main.main之前的准备

程序初始化过程

 package main
    import "fmt"
    func main() {
         fmt.Println("hello world!")
    }

编译，使用gdb调试。给下列函数下断点：

_rt0_amd64_darwin
main
_rt0_amd64
runtime.check
runtime.args
runtime.osinit
runtime.hashinit
runtime.schedinit
runtime.newproc
runtime.mstart
main.main
runtime.exit

你可能需要根据自己的系统将_rt0_amd64_darwin改成_rt0_amd64_linux或者别的。在gdb中先点r，回车，然后点c，回车，接着一路回车。

系统初始化

整个程序启动是从_rt0_amd64_darwin开始的，然后JMP到main，接着到_rt0_amd64。前面只有一点点汇编代码，做的事情就是通过参数argc和argv等，确定栈的位置，得到寄存器。下面将从_rt0_amd64开始分析。

这里首先会设置好m->g0的栈，将当前的SP设置为stackbase，将SP往下大约64K的地方设置为stackguard。然后会获取处理器信息，放在全局变量runtime·cpuid_ecx和runtime·cpuid_edx中。接着，设置本地线程存储。本地线程存储是依赖于平台实现的，比如说这台机器上是调用操作系统函数thread_fast_set_cthread_self。设置本地线程存储之后还会立即测试一下，写入一个值再读出来看是否正常。

本地线程存储

这里解释一下本地线程存储。比如说每个goroutine都有自己的控制信息，这些信息是存放在一个结构体G中。假设我们有一个全局变量g是结构体G的指针，我们希望只有唯一的全局变量g，而不是g0，g1，g2...但是我们又希望不同goroutine去访问这个全局变量g得到的并不是同一个东西，它们得到的是相对自己线程的结构体G，这种情况下就需要本地线程存储。g确实是一个全局变量，却在不同线程有多份不同的副本。每个goroutine去访问g时，都是对应到自己线程的这一份副本。

设置好本地线程存储之后，就可以为每个goroutine和machine设置寄存器了。这样设置好了之后，每次调用get_tls(r)，就会将当前的goroutine的g的地址放到寄存器r中。你可以在源代码中看到一些类似这样的汇编：

 get_tls(CX)
    MOVQ    g(CX), AX //get_tls(CX)之后，g(CX)得到的就是当前的goroutine的g

不同的goroutine调用get_tls，得到的g是本地的结构体G的，结构体中记录goroutine的相关信息。

初始化顺序

接下来的事情就非常直白，可以直接上代码：

    CLD                // convention is D is always left cleared
    CALL    runtime·check(SB) //检测像int8,int16,float等是否是预期的大小，检测cas操作是否正常
    MOVL    16(SP), AX        // copy argc
    MOVL    AX, 0(SP)
    MOVQ    24(SP), AX        // copy argv
    MOVQ    AX, 8(SP)
    CALL    runtime·args(SB)    //将argc,argv设置到static全局变量中了
    CALL    runtime·osinit(SB)    //osinit做的事情就是设置runtime.ncpu，不同平台实现方式不一样
    CALL    runtime·hashinit(SB)    //使用读/dev/urandom的方式从内核获得随机数种子
    CALL    runtime·schedinit(SB)    //内存管理初始化，根据GOMAXPROCS设置使用的procs等等

proc.c中有一段注释，也说明了bootstrap的顺序：

// The bootstrap sequence is:
//
// call osinit
// call schedinit
// make & queue new G
// call runtime·mstart
//
// The new G calls runtime·main.

先调用osinit，再调用schedinit，创建就绪队列并新建一个G，接着就是mstart。这几个函数都不太复杂。

调度器初始化

让我们看一下runtime.schedinit函数。该函数其实是包装了一下其它模块的初始化函数。有调用mallocinit，mcommoninit分别对内存管理模块初始化，对当前的结构体M初始化。

接着调用runtime.goargs和runtime.goenvs，将程序的main函数参数argc和argv等复制到了os.Args中。

也是在这个函数中，根据环境变量GOMAXPROCS决定可用物理线程数目的：

procs = 1;
    p = runtime·getenv("GOMAXPROCS");
    if(p != nil && (n = runtime·atoi(p)) > 0) {
        if(n > MaxGomaxprocs)
            n = MaxGomaxprocs;
        procs = n;
    }

回到前面的汇编代码继续看：

  // 新建一个G，当它运行时会调用main.main
    PUSHQ    $runtime·main·f(SB)        // entry
    PUSHQ    $0            // arg size
    CALL    runtime·newproc(SB)
    POPQ    AX
    POPQ    AX

    // start this M
    CALL    runtime·mstart(SB)

先将参数进栈，再被调函数指针和参数字节数进栈，接着调用runtime.newproc函数。所以这里其实就是新开个goroutine执行runtime.main。

runtime.newproc会把runtime.main放到就绪线程队列里面。本线程继续执行runtime.mstart，m意思是machine。runtime.mstart会调用到调度函数schedule

schedule函数绝不返回，它会根据当前线程队列中线程状态挑选一个来运行。由于当前只有这一个goroutine，它会被调度，然后就到了runtime.main函数中来，runtime.main会调用用户的main函数，即main.main从此进入用户代码。前面已经写过helloworld了，用gdb调试，一步一步的跟踪观察这个过程。

main.main就是用户的main函数。这里是指Go的runtime在进入用户main函数之前做的一些事情。

前面已经介绍了从Go程序执行后的第一条指令，到启动runtime.main的主要流程，比如其中要设置好本地线程存储，设置好main函数参数，根据环境变量GOMAXPROCS设置好使用的procs，初始化调度器和内存管理等等。

接下来将是从runtime.main到main.main之间的一些过程。注意，main.main是在runtime.main函数里面调用的。不过在调用main.main之前，还有一些工作要做。

sysmon

在main.main执行之前，Go语言的runtime库会初始化一些后台任务，其中一个任务就是sysmon。

newm(sysmon, nil);

newm新建一个结构体M，第一个参数是这个结构体M的入口函数，也就说会在一个新的物理线程中运行sysmon函数。由此可见sysmon是一个地位非常高的后台任务，整个函数体一个死循环的形式，目前主要处理两个事件：对于网络的epoll以及抢占式调度的检测。大致过程如下：

for(;;) {
    runtime.usleep(delay);
    if(lastpoll != 0 && lastpoll + 10*1000*1000 > now) {
        runtime.netpoll();
    }
    retake(now);    // 根据每个P的状态和运行时间决定是否要进行抢占
}

sysmon会根据系统当前的繁忙程度睡一小段时间，然后每隔10ms至少进行一次epoll并唤醒相应的goroutine。同时，它还会检测是否有P长时间处于Psyscall状态或Prunning状态，并进行抢占式调度。

scavenger

scavenger是另一个后台任务，但是它的创建跟sysmon有点区别：

runtime·newproc(&scavenger, nil, 0, 0, runtime·main);

newproc创建一个goroutine，第一个参数是goroutine运行的函数。scavenger的地位是没有sysmon那么高的——sysmon是由物理线程运行的，而scavenger只是由goroutine运行的。接下来的章节会说明goroutine与物理线程的区别。

那么，scavenger执行什么工作？它又为什么不像sysmon那样呢？其实scavenger执行的是runtime·MHeap_Scavenger函数。它将一些不再使用的内存归还给操作系统。Go是一门垃圾回收的语言，垃圾回收会在系统运行过程中被触发，内存会被归还到Go的内存管理系统中，Go的内存管理是基于内存池进行重用的，而这个函数会真正地将内存归还给操作系统。

scavenger显然没有sysmon要求那么高，所以它仅仅是一个普通的goroutine而不是一个线程。

main.main在这些后台任务运行起来之后执行，不过在它执行之前，还有最后一个：main.init，每个包的init函数会在包使用之前先执行。

总结：

设置好本地线程存储，设置好main函数参数，根据环境变量GOMAXPROCS设置好使用的procs，初始化调度器和内存管理 。初始化一些后台任务， sysmon和scavenger。