【Linux】协程简介

一、什么是协程？
- 简介
- 优点
二、为什么使用协程？
三、协程的种类
- 1、对称协程
- 2、非对称协程
四、协程栈
- 1、静态栈
- 2、分段栈
- 3、共享栈
- 4、虚拟内存栈
五、协程调度
- 1、栈式调度
- 2、星切调度
- 3、环切调度
六、常见协程库
参考文献

一、什么是协程？

首先回忆一下线程的概念：
线程是操作系统能够进行运算调度的最小单位。被包含在进程之中，是进程的实际运作单位。一条线程指的是进程中一个单一顺序的控制流，一个进程可以并发执行多个线程，每个线程会执行不同的任务。

简介

协程可以理解为一种用户态的轻量级线程，切换由用户定义，各任务之间可以控制执行、暂停、恢复函数，来达到多任务协作的目的；
协程上下文切换速度快, 且不会陷入内核态；
协程拥有独立的寄存器上下文和栈，协程调度切换时，将寄存器上下文和栈，在来回切换时，恢复先前保存的寄存器上下文和栈。
一个线程中可以有多个协程，协程是运行在线程之中的逻辑处理单元。协程在线程里的运行是串行的。
协程之间的调度通过调度器或者自己主动放开对CPU的占有，让给其他协程。

优点

协程具有极高的执行效率，由于子程序切换不是线程切换，是由程序自身控制，故协程没有线程切换的开销；
多线程的线程数越多，协程的性能越显著；
访问共享资源不需要使用多线程的锁机制和变量冲突，由于只有一个线程，故在协程只需要判断状态即可，降低了编码难度；
以同步代码的方式写异步逻辑；

二、为什么使用协程？

为什么使用协程，我们先从server框架的实现说起，对于client-server的架构，server最简单的实现如下。即串行地接收连接、读取请求、处理、应答。该实现弊端显而易见，server同一时间只能为一个客户端服务。

while(1) {
	accept();
	recv();
	do();
	send();
	}

为充分利用好多核cpu进行任务处理，我们有了多进程/多线程的server框架，这也是server最常用的实现方式：
accept进程 - n个epoll进程 - n个worker进程

accpet进程处理到来的连接，并将fd交给各个epoll进程
epoll进程对各fd设置监控事件，当事件触发时通过共享内存等方式，将请求传给各个worker进程
worker进程负责具体的业务逻辑处理并回包应答

以上框架以事件监听、进程池的方式，解决了多任务处理问题，但我们还可以对其作进一步的优化。

进程/线程是Linux内核最小的调度单位，一个进程在进行io操作时 (常见于分布式系统中RPC远程调用)，其所在的cpu也处于iowait状态。直到后端svr返回，或者该进程的时间片用完、进程被切换到就绪态。是否可以把原本用于iowait的cpu时间片利用起来，发生io操作时让cpu处理新的请求，以提高单核cpu的使用率？

协程在用户态下完成切换，由程序员/调度器完成调度，结合对socket类/io操作类函数挂钩子、添加事件监听，为以上问题提供了解决方法。