Compilation and Go Runtime

โพสต์นี้มีการ walkthrough source code เยอะมาก ดังนั้นการเข้าใจเบื้องต้นว่า Go ทำงานยังไงตั้งแต่ compile จนถึงรัน จะช่วยให้ตามทันมากขึ้น
เวลาที่ Go program ถูก build มันจะมี 3 ขั้นตอนหลัก ๆ:

Compilation: ไฟล์ Go (.go) จะถูก compile ให้กลายเป็น assembly (.s)
Assembling: ไฟล์ assembly (.s) จะถูก assemble ให้เป็น object file (.o)
Linking: ไฟล์ object (*.o) หลาย ๆ ตัวจะถูก link รวมกันกลายเป็น executable binary ตัวเดียว

เพื่อจะเข้าใจ Go scheduler, คุณต้องเข้าใจ Go runtime ก่อน

Go runtime คือ core ของภาษา Go ที่ให้ความสามารถสำคัญ ๆ อย่างเช่น scheduling, memory management และ data structures
จริง ๆ แล้วมันก็คือ collection ของฟังก์ชันกับ data structure ที่ทำให้ Go ทำงานได้

Implementation ของ Go runtime อยู่ใน package ที่ชื่อว่า runtime
Go runtime เขียนด้วย Go ผสมกับ assembly โดยส่วนที่เป็น assembly จะใช้กับงานระดับล่างมาก ๆ เช่น register manipulation

ตอน compile, Go compiler จะ แทนที่ keyword และ built-in function บางตัว ด้วย function call จาก Go runtime
เช่น keyword go ที่เอาไว้สร้าง goroutine ใหม่ จะถูกแทนที่ด้วย runtime.newproc()
หรือ function new ที่เอาไว้ allocate object ใหม่ จะถูกแทนที่ด้วย runtime.newobject()

คุณอาจจะแปลกใจว่า บางฟังก์ชันใน Go runtime ไม่มี implementation เป็น Go code เลย
อย่างเช่น getg ที่ compiler รู้จักและจะถูกแทนด้วย assembly code ตอน compile
ส่วนฟังก์ชันอย่าง gogo เป็น platform-specific และเขียนด้วย assembly ล้วน ๆ

Go linker จะรับหน้าที่ เชื่อม ระหว่าง Go declaration กับ assembly implementation ให้เอง

ในบางกรณี ฟังก์ชันอาจดูเหมือนไม่มี implementation ใน package ของมัน
แต่จริง ๆ แล้วมันถูก link ไปยัง Go runtime ผ่าน directive ที่ชื่อว่า //go:linkname

เช่นฟังก์ชันที่ใช้บ่อยอย่าง time.Sleep จริง ๆ แล้ว link ไปยัง implementation ที่ runtime.timeSleep