Qemu 里的协程

最近在看qemu源码，跟之前看spice-gtk一样，困扰我的不是语言本身，而是语言里的机制，跟spice-gtk里用了大量回调不同（其实也有协程），在qemu里充斥着协程(coroutine)。这篇文章不是分析qemu的，主要记录下我对协程的一些理解，以便日后回忆……

先来说说进程/线程/协程这几个概念的区别和联系，从需求出发分析 long long ago，计算机处理问题方式还很单一，就是顺序执行，效果可想而知，很多时效性比较强的任务被时间长的任务耽误了…… 于是出现了进程，一个进程就是一个逻辑处理单元的上下文，在单处理器时代，进程其实也是依次顺序执行，只是可以再多个任务间快速切换了，让人看起来像是一起跑的而已

但是，要明白这里的切换同时会伴随者上下文的切换，这是个很费时费力的事，特别是要处理的任务多起来以后。于是，出现了线程，线程跟进程很像，只是多个线程之间的上下文很多是共享的，切换的代价就会小了很多从操作系统来看，其实不管是进程还是线程的切换，都是遇到阻塞或者时间片用尽了之类的情况，切换的时候，首先陷入内核，由内核安排好后把执行资源交给另一个进程，这样看来，似乎省了不少事，操作系统帮干了很多事……但这样在某些情况下就不能充分利用cpu了，太多时间花在了等待及切换上面了那有没有种方式可以更充分利用资源？有，那就是任务切换的时候不经过内核，就直接在用户态干了，而且是由用户自己安排调度，这种机制就演化成了协程。注意：协程之间的切换都是明确的

协程切换也会有上下文信息的保护，但是不是通过像进程线程那样的虚地址，而是在用户空间申请的一个栈空间临时保存，因为协程的切换一直在用户空间，所以这样也能达到进程线程的效果

那么，协程有什么问题吗？ a)协程在smp下无法充分发挥性能，因为操作系统压根意思不到协程的存在，它就是个普通的进程而已！ b)协程需要用户自己处理调度问题，需要程序员素质高点

C语言中没有原生的协程支持，不过可以通过ucontext组件模拟，下面是个简单的例子

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
#include <ucontext.h>

ucontext_t main_ctx, producer_ctx, consumer_ctx;

char producer_stack[1024];
char consumer_stack[1024];

void producer()
{
        printf("init producer\n");
        for(;;){
                printf("producer\n");
                sleep(1);
                swapcontext(&producer_ctx, &main_ctx);
        }
}
void consumer()
{
        printf("init consumer\n");
        for(;;){
                printf("consumer\n");
                sleep(1);
                swapcontext(&consumer_ctx, &main_ctx);
        }
}

int main()
{
        getcontext(&producer_ctx);
        producer_ctx.uc_stack.ss_sp = producer_stack;
        producer_ctx.uc_stack.ss_size = sizeof(producer_stack);
        producer_ctx.uc_link = &main_ctx;
        makecontext(&producer_ctx, producer, 0);

        getcontext(&consumer_ctx);
        consumer_ctx.uc_stack.ss_sp = consumer_stack;
        consumer_ctx.uc_stack.ss_size = sizeof(consumer_stack);
        consumer_ctx.uc_link = &main_ctx;
        makecontext(&consumer_ctx, consumer, 0);

        int i;
        for(i = 0; i < 100000; ++i){
                printf("main\n");
                if(i%2)
                        swapcontext(&main_ctx, &producer_ctx);
                else
                        swapcontext(&main_ctx, &consumer_ctx);
        }
        return 0;
}

其中printf("init producer\n");和printf("init consumer\n");只执行一次，因为上下文切换后是接着执行！

在qemu里，协程的实现主要通过sigsetjmp和siglongjmp实现，协程相关声明在include\block\coroutine，比较重要的几个接口（其它见文件注释）： typedef void coroutine_fn CoroutineEntry(void *opaque); opaque指向协程临时数据保存区？ Coroutine *qemu_coroutine_create(CoroutineEntry *entry); 创建协程，类似pthread_create之类的

void qemu_coroutine_enter(Coroutine *coroutine, void *opaque);

开始执行协程程序 void coroutine_fn qemu_coroutine_yield(void); 转移执行权

暂时这样，qemu里详细调用情况后面补充……