GO 的内存分配与优化 | 青训营笔记

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这是我参与「第五届青训营 」伴学笔记创作活动的第 2 天

Go内存管理 --- 分块

  • 目标: 为对象在heap上分配内存
  • 提前将内存分块
    • 调用系统调用mmap()向OS申请一大块内存, 例如4MB
    • 先将内存划分为大块, 例如8KB, 乘坐mspan
    • 再将大块划分为特定大小的小块, 用于对象分配
    • noscan mspan: 分配不包含指针的对象 - GC不需要扫描
    • scan mspan:分配包含指针的对象 - GC需要扫描
  • 对象分配:根据对象的大小, 选择最合适的快返回

Go内存分配 --- 缓存

  • TCMalloc:thread caching
  • 每个p包含一个mcache用于快速分配, 用于为绑定于p上的g分配对象
  • mcache管理一组mspan
  • 当mcache中的mspan分配完毕, 向mcentral申请带有未分配块的mspan
  • 当mspan中没有分配的对象, mspan会被分配在mcentral中, 而不是立刻释放并归还给OS

Go内存管理优化

Go内存分配中存在的问题

  • 对象分配时非常高频的操作:每秒分配GB级别的内存
  • 小对象占比较高
  • Go内存分配比较耗时
    • 分配路径长:g -> m -> p -> mcache -> mspan -> memory block -> return pointer
    • pprof:对象分配的函数时最频繁调用的函数之一

优化方案 - Balanced GC

  • 每个g都绑定一大块内存(1KB), 称做goroutine allocation buffer(GAB)
  • GAB用于noscan类型的小对象分配:< 128B
  • 使用三个指针维护GAB:base, end, top
  • Bump pointer(指针碰撞)风格对象分配
    • 无须和其他分配请求互斥
    • 分配动作简单高效