【Go语言的内存模型及堆的分配管理|青训营笔记】

184 阅读3分钟

Go这门语言抛弃了C/C++中的开发者管理内存的方式,实现了主动申请与主动释放管理,增加了逃逸分析和GC,将开发者从内存管理中释放出来,让开发者有更多的精力去关注软件设计,而不是底层的内存问题。这是Go语言成为高生产力语言的原因之一。

1.存储金字塔

image.png 这幅图表达了计算机的存储体系,从上至下的访问速度越来越慢,访问时间越来越长。从上至下依次是:

  • CPU寄存器
  • CPU Cache
  • 内存
  • 硬盘等辅助存储设备
  • 鼠标等外接设备

    CPU速度很快,但硬盘等持久存储很慢,如果CPU直接访问磁盘,磁盘可以拉低CPU的速度,机器整体性能就会低下,为了弥补这2个硬件之间的速率差异,所以在CPU和磁盘之间增加了比磁盘快很多的内存。然而,CPU跟内存的速率也不是相同的,CPU的速率提高的很快(摩尔定律),然而内存速率增长的很慢,虽然CPU的速率现在增加的很慢了,但是内存的速率也没增加多少,速率差距很大,从1980年开始CPU和内存速率差距在不断拉大,为了弥补这2个硬件之间的速率差异,所以在CPU跟内存之间增加了比内存更快的Cache,Cache是内存数据的缓存,可以降低CPU访问内存的时间。三级Cache分别是L1、L2、L3,它们的速率是三个不同的层级,L1速率最快,与CPU速率最接近,是RAM速率的100倍,L2速率就降到了RAM的25倍,L3的速率更靠近RAM的速率。

2.虚拟内存

虚拟内存是当代操作系统必备的一项重要功能,对于进程而言虚拟内存屏蔽了底层了RAM和磁盘,并向进程提供了远超物理内存大小的内存空间。 在访问内存,实际访问的是虚拟内存,虚拟内存通过页表查看,当前要访问的虚拟内存地址,是否已经加载到了物理内存。如果已经在物理内存,则取物理内存数据,如果没有对应的物理内存,则从磁盘加载数据到物理内存,并把物理内存地址和虚拟内存地址更新到页表。

物理内存就是磁盘存储缓存层,在没有虚拟内存的时代,物理内存对所有进程是共享的,多进程同时访问同一个物理内存会存在并发问题。而引入虚拟内存后,每个进程都有各自的虚拟内存,内存的并发访问问题的粒度从多进程级别,可以降低到多线程级别。