这是我参与「第五届青训营 」伴学笔记创作活动的第 5 天
该文章是听课随手笔记,主要内容包括垃圾回收机制、Go内存分配回收机制等
高性能Go语言发行版优化与落地实践
-
性能优化是什么
- 减少不必要消耗
- 充分发掘计算机算力
-
性能优化结果
- 提高用户体验
- 降本增效
- 性能优化的层面
- 1 业务层优化
- 2 语言运行时优化
- 数据驱动
- 性能优化与软件质量
- 软件质量至关重要
- 在接口稳定的前提下改进具体实现
- 测试用例：覆盖更多场景，方便回归
- 文档：做了什么，没做什么，能达到怎样的效果
- 隔离：通过选项控制是否开启优化
- 可观测：必要的日志输出
Go SDK
- 接口 commands APIs NEW APIS
- 实现 Compiler Scheduler GC Runtime Libs Profiling
一、自动内存管理
1.1 自动内存管理
-
动态内存
-
自动内存管理（垃圾回收）：由程序语言的运行时系统管理动态内存
-
避免手动内存管理，专注实现业务逻辑
-
保证内存使用的正确性和安全性：double-free problem, use-after-free problem
漏洞查询平台：CVE
-
-
三个任务
- 为新对象分配空间
- 找到存活对象
- 回收死亡对象的内存空间
一些基本GC概念
- Mutator：业务线程，分配新对象，修改对象指向关系
- Collector： GC线程，找到存活对象，回收死亡对象的内存空间
- Serial GC：只有一个 collector
- Parallel GC： 支持多个collectors同时回收的GC算法
- Concurrent GC：mutator(s)和collector(s)可以同时执行
collectors 必须感知对象指向关系的改变！
-
评价GC算法
- 安全性
- 吞吐率
- 暂停时间
- 内存开销
- 追踪垃圾回收
- 引用计数
1.2 追踪垃圾回收
- 对象被回收条件：指针指向关系不可达
-
标记根对象
- 静态变量、全局变量、常量、线程栈等
-
标记：找到可达对象
- 指针指向关系的传递闭包：从根对象出发，找到所有可达对象
-
清理：所有不可达对象
- 将存活对象复制到另外的内存空间（copying GC）
- 将死亡对象的内存标记为“可分配”（Mark-sweep GC）
- 移动并整理存活对象（Mark-compact GC）
-
根据对象的生命周期，使用不同的标记和清理策略
1.3 分代GC（generational gc）
- 分代假说（Generational hypothesis）：most objects die young
- Intuition：很多对象分配后就不在继续使用
- 每个对象都有年龄：经历过GC的次数
- 目的：对年轻和老年的对象，制定不同的GC策略，降低整体内存管理的开销
- 不同年龄的对象处于heap的不同区域
-
年轻代 young generation
- 常规对象分配
- 由于存活对象很少，可以采用 copying collection
- GC吞吐率很高
-
老年代 old generation
- 对象一直活着，反复复制开销很大
- 可以采用 mark-sweep collection
1.4 引用计数
-
每个对象都有个与之相关的引用计数
-
对象存活的条件：当且仅当引用计数大于0
-
优点：
- 内存管理操作被平摊到程序执行过程
- 内存管理不需要了解runtime的实现细节，c++智能指针
-
缺点
- 维护开销大，原子操作保证引用计数的原子性和可见性
- 无法回收环形数据结构 weak reference
- 内存开销
- 回收内存时依然可能发生暂停
二、Go内存管理及编译器优化
2.1 Go内存分配——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4GB
- 先将内存划分成大块，例如8KB，称作mspan
- 再将大块继续划分成特定大小的小块，由于对象分配， 例如8B, 16B, 24B
- 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
2.2Go内存分配——缓存
待补充
