深入理解Tencent/libco中的共享栈机制：以example

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深入理解Tencent/libco中的共享栈机制：以example_copystack.cpp为例

libco libco is a coroutine library which is widely used in wechat back-end service. It has been running on tens of thousands of machines since 2013. 项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/li/libco

概述

Tencent/libco是腾讯开源的一个高性能协程库，它通过共享栈机制实现了轻量级的协程调度。本文将通过分析example_copystack.cpp示例代码，深入讲解libco中共享栈的工作原理及其实现方式。

共享栈的基本概念

在传统的协程实现中，每个协程都有自己的独立栈空间，这种方式虽然简单但会消耗大量内存。libco创新性地引入了共享栈机制，多个协程可以共享同一块栈空间，通过栈拷贝的方式在协程切换时保存和恢复上下文。

共享栈的核心优势在于：

显著减少内存使用量
支持大量协程并发
保持协程切换的高效性

代码解析

1. 共享栈初始化

stShareStack_t* share_stack = co_alloc_sharestack(1, 1024 * 128);

这行代码创建了一个共享栈：

第一个参数1表示共享栈的实例数量
第二个参数1024 * 128指定了每个共享栈的大小为128KB

2. 协程属性设置

stCoRoutineAttr_t attr;
attr.stack_size = 0;  // 使用共享栈模式
attr.share_stack = share_stack;

这里设置了协程属性：

stack_size = 0表示使用共享栈而非独立栈
share_stack指向我们刚刚创建的共享栈实例

3. 协程创建与运行

for (int i = 0; i < 2; i++) {
    routineid[i] = i;
    co_create(&co[i], &attr, RoutineFunc, routineid + i);
    co_resume(co[i]);
}

创建并启动了两个协程：

每个协程都使用相同的共享栈
协程入口函数为RoutineFunc
通过routineid区分不同的协程

4. 协程函数实现

void* RoutineFunc(void* args) {
    co_enable_hook_sys();
    int* routineid = (int*)args;
    while (true) {
        char sBuff[128];
        sprintf(sBuff, "from routineid %d stack addr %p\n", *routineid, sBuff);
        printf("%s", sBuff);
        poll(NULL, 0, 1000); //sleep 1s
    }
    return NULL;
}

这个协程函数的关键点：

co_enable_hook_sys()启用了系统调用hook
打印信息中包含栈地址，可以观察共享栈的行为
使用poll实现睡眠，会被libco hook为非阻塞操作

共享栈的工作原理

当使用共享栈时，libco在协程切换时会执行以下操作：

栈保存：当前协程挂起时，将其栈内容从共享栈拷贝到私有内存区域
栈恢复：新协程恢复时，将其之前保存的栈内容从私有内存拷贝回共享栈
上下文切换：更新寄存器状态，完成协程切换

这种机制使得多个协程可以轮流使用同一块物理栈空间，而逻辑上每个协程都有自己的完整栈。

实际运行观察

运行示例程序时，你会看到类似这样的输出：

from routineid 0 stack addr 0x7f8a5c000b2c
from routineid 1 stack addr 0x7f8a5c000b2c
from routineid 0 stack addr 0x7f8a5c000b2c
from routineid 1 stack addr 0x7f8a5c000b2c

注意观察：