Greenlet是给python使用的协程，evenlet就是使用的这个库。greenlet真正实现了协程之间的切换。python协程的实现（greenlet源码分析）这篇博文非常精彩的讲解了greenlet。整个代码一共就两千来行，因为涉及到上下文切换，读起来还是有点困难的。本文主要讲讲理解greenlet的要点。
A. 数据结构
/**
States:
stack_stop == NULL && stack_start == NULL: did not start yet
stack_stop != NULL && stack_start == NULL: already finished
stack_stop != NULL && stack_start != NULL: active
**/
//greenlet对象最终对应的数据的C结构体，这里可以理解为python对象的属性
typedef struct _greenlet {
PyObject_HEAD
char* stack_start; //栈的顶部 将这里弄成null，标示已经结束了
char* stack_stop; //栈的底部
char* stack_copy; //栈保存到的内存地址
intptr_t stack_saved; //栈保存在外面的大小
struct _greenlet* stack_prev; //栈之间的上下层关系
struct _greenlet* parent; //父对象
PyObject* run_info; //其实也就是run对象
struct _frame* top_frame; //这里可以理解为主要是控制python程序计数器
int recursion_depth; //栈深度
PyObject* weakreflist;
PyObject* exc_type;
PyObject* exc_value;
PyObject* exc_traceback;
PyObject* dict;
} PyGreenlet;每个协程是一个greenlet。run_info是协程的执行体，也就是eventlet传入的run方法。
stack_start记录的是该greenlet从当前上下文切换出去的栈指针（寄存器esp）。对于没有经历过换出的greenlet，stack_start记录的是1.
stack_stop记录的是该greenlet堆栈段的栈底，内容是初次创建时候程序的一个局部变量dummymarker，在g_switch函数的while循环里面声明，所以也是在整个程序的栈空间里面。
stack_copy记录是栈的副本，防止协程切换的时候这部分数据被新协程冲掉。
stack_parent记录协程创建时期的父协程（不是切换时候的原协程！）。模块第一次加载，会自动调用green_create_main创建一个名为gmain的协程。python程序创建协程时候没有在协程上下文里面的话，stack_parent将会记录为gmain。
stack_prev，greenlet层次。大概便是协程切换的轨迹。每个stack_prev指向的协程的stack_stop都要比自己的大。
注意，栈总是从高地址向低地址方向生长。
B. 协程切换
首先关注最精彩的部分。
static int
slp_switch(void)
{
int err;
#ifdef _WIN32
void *seh;
#endif
void *ebp, *ebx;
unsigned short cw;
register int *stackref, stsizediff;
__asm__ volatile ("" : : : "esi", "edi");
__asm__ volatile ("fstcw %0" : "=m" (cw));
__asm__ volatile ("movl %%ebp, %0" : "=m" (ebp));
__asm__ volatile ("movl %%ebx, %0" : "=m" (ebx));
#ifdef _WIN32
__asm__ volatile (
"movl %%fs:0x0, %%eax\n"
"movl %%eax, %0\n"
: "=m" (seh)
:
: "eax");
#endif
__asm__ ("movl %%esp, %0" : "=g" (stackref));
{
SLP_SAVE_STATE(stackref, stsizediff);
__asm__ volatile (
"addl %0, %%esp\n"
"addl %0, %%ebp\n"
:
: "r" (stsizediff)
);
SLP_RESTORE_STATE();
__asm__ volatile ("xorl %%eax, %%eax" : "=a" (err));
}
#ifdef _WIN32
__asm__ volatile (
"movl %0, %%eax\n"
"movl %%eax, %%fs:0x0\n"
:
: "m" (seh)
: "eax");
#endif
__asm__ volatile ("movl %0, %%ebx" : : "m" (ebx));
__asm__ volatile ("movl %0, %%ebp" : : "m" (ebp));
__asm__ volatile ("fldcw %0" : : "m" (cw));
__asm__ volatile ("" : : : "esi", "edi");
return err;
}
#endif针对不同平台，slp_switch有不同的实现。上面给出的是x86体系架构下，unix类系统的实现。其中，中间那个大括号实现了真正的切换。主要是栈的切换。
esp：栈顶寄存器；ebp：栈帧寄存器。经过SLP_SAVE_STATE之后，被换出的协程（ts_origin）的stack_start被设置为esp。对换出协程上下文做备份。如果被换入的协程为新协程，直接返回1；否则，要做一些换入协程上下文恢复工作之后返回错误码，也就是0。stsizediff是换入协程的esp与换出协程esp的差值，通过对esp、ebp加上这个差值，栈空间变换成了目标协程的栈空间，从而目标协程能够继续原来的代码执行。特别要注意，从SLP_RESTORE_STATE这句开始，就已经在换出协程的栈空间里面。（寄存器变量和普通局部变量的区别凸显出来了。）
由于dummymarker并不在栈顶，所以切换前后的栈可能会重合一部分。重合的部分需要备份，否则新的协程栈空间的生长会冲掉这部分数据。新旧协程的栈空间关系重合可以分为上下两种情况。
origin target stack_stop ------- | V ---------------------- stack_stop xxxxxxxx xxxxxxxxx stack_start ---------------------- | V ------- stack_start
origin target ---------- stack_stop stack_stop ------------------------------------- xxxxxxxxxxxx xxxxxxxxxx xxxxxxxxxxxx xxxxxxxxxx xxxxxxxxxxxx xxxxxxxxxx xxxxxxxxxxxx xxxxxxxxxx stack_start ------------- ---------- | V ---------- stack_start
由于换入线程的stack_start总是可以生长，因此认为总要比换出线程的小，这样才安全。其中，画叉的部分是需要备份到堆空间的，即stack_copy属性。
C. g_initialstub
除了gmain，其他协程都是在这里创建的。这里理解的难点在于g_switchstack函数调用一次却返回两次。
其实了解协程切换的栈备份恢复过程，就不难理解了。换入新的协程时候，备份栈空间之后就返回了1.当新的协程运行（PyEval_CallObjectWithKeywords）结束之后，换入parent协程，经过一段时间，先前换出的协程得到换入，SLP_RESTORE_STATE把栈空间恢复回来，ebp的变更使得调用栈切换回换出时候的上下文，g_switchstack还在栈空间中，被返回。结果是"xorl %%eax, %%eax" : "=a" (err)的执行结果，也就是0.
D. 参数与返回值
协程调用时候的参数是通过全局变量传入的，可以理解为通过数据段传参。返回值是返回到parent环境中。python的switch调用是拿不到协程的返回值的。
