Go 内存分配
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术语口径：口袋≈mcache、补给站≈mcentral、总仓≈mheap、货架≈mspan；尺码档即 size class；spanClass 是记在每架货架（mspan）上的档位/类型标签。大件与 tiny 不照搬同一条流水线，见下文「内存分配流程」。
这篇写给谁
- 想先建立「堆上怎么要一块内存」的整体图景，分清小对象 / 大对象 / tiny 的边界。
- 更偏直觉与分工，暂不深抠
runtime源码。
Go 进程的内存区域
| 区域 | 特点 | 存放内容 | 管理方式 |
|---|---|---|---|
| 栈区 (Stack) | 每个 Goroutine (G) 都有自己专属的栈（初始 2KB）；栈是动态的，太挤了会换更大块「搬家」。 | 函数里的局部变量、参数、返回地址。 | 编译器自动分配与释放。 |
| 堆区 (Heap) | 即mheap、mspan 那一套。 | 逃逸的对象、new / make 的大数据、全局共享对象。 | GC（垃圾回收器）定期清扫。 |
| 数据段 (Data Segment) | 分两块：.data（已赋初值）、.bss（未初始化，Go 默认刷成 0）。 | 全局变量、静态变量。 | 随进程加载布局建立。 |
| 只读区 (Text / ROData) | 整段只读，运行时改写会触发 Segment Fault。 | Text：编译后的机器指令；ROData：字符串常量（如 "Hello World"）、const 等。 | — |
| 运行时元数据 (Runtime Metadata) | 通常不在用户堆里，而在 Off-heap（堆外内存）。 | mcache、mcentral、mheap、GC 位图 (Bitmap)、P 等。 | Runtime 手动申请与管理；GC 不扫描它们。 |
本文主要讲述堆相关的内存分配
概述
程序跑起来会不停地「要新地方」：new、字面量、slice 变长、逃逸到堆上的局部变量，最后都落到运行时的堆分配上。如果每次问内存都全局加锁、每次都找操作系统要一页，性能和延迟都会很难看。
所以 Go 的分配器做成了分层：能就近解决的就近解决（每个调度上下文自带一小份缓存），不够再去「中心」批量拿，再不够才从总堆划页、向系统要空间。这套思路早年借鉴过 tcmalloc，后来已经演化成自己的实现。
堆相关结构
可以把堆想象成一座高效仓库：
货架长什么样？
- 货架 (mspan)：内存管理的基本单位。一段连续多页，要么切成同一档的小格子装小对象，要么整段给一件大对象。挂在口袋、补给站、总仓之间流转的
货架内部如何切分？
- 尺码表 (size class)：仓库不按精确字节划分，而是统一划分为 67 种固定档位（如 S/M/L）；每种补给线只发同一档位的货
- 一整架货被切成等大的格子；例如 16B 档，每一格都是 16B，拿取快、碎片可控。
货物怎么放？
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口袋 (mcache)：每个工人口袋里都有最常用的货，拿取无需排队。
- 每个调度用的 P 自带一份。
- Tiny 对象：< 16B 且无指针。
- Small 对象：16B ~ 32KB。
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补给站 (mcentral)：口袋空了才去对应尺码的补给站补货；同码补给站有很多，减少全厂抢一把锁。
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大宗区域 (mheap)：超大件不占小件那条流水线，直接在总仓空地上按连续页划；也统管从操作系统要来的页。
- Large 对象：> 32KB。
仓库怎么维持运转？
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页账本 (pageAlloc)：总仓里按页记「哪段地址空着、能连续划给新货架」。
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街区 / 户口簿 (heapArena)：堆地址按大块切成很多「街区」，每个街区一本户口簿：这一页归哪个 span、配合 GC 标记等，方便分配器和回收器查。
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行政库房 (fixalloc)：给 mspan、mcache 等的简单分配器，不放你的业务对象。
内存分配流程
想象你是一个 Go 程序，现在执行了 obj := new(Object)（且它走的是典型小对象那条线）：
- 「口袋」是否有货？（mcache） 你要领一个 16 字节的对象。你先翻自己的口袋（mcache）。 动作： 看看口袋里有没有对应「16 字节档位」的货架（mspan）。 为什么快： 因为口袋是绑在「当前干活的 P」上的，你拿东西不用跟全厂排队（常见路径无锁）。
- 「口袋」空了，去「补给站」批发（mcentral） 口袋里对应的 16 字节货架用完了。你得跑去中心补给站（mcentral）。 动作： 你说：「给我来一整个满载 16 字节槽位的货架（mspan）！」 代价： 补给站是公用的，这里要排队（加锁）。但你一次批发一整块货架回去，够你用好久，减少了下次排队的机会。
- 「补给站」也没货了，去「总仓」拆页（mheap） 补给站发现 16 字节的货架全卖光了。它转身找总仓（mheap）。 动作： 总仓翻开页账本（pageAlloc），找一段连续的空闲内存（比如 8KB 的一页），把它切成几十个 16 字节的小格子，拼成一个新的货架（mspan）给补给站。
- 「总仓」没地了，找「地主」圈地（OS） 如果总仓连 8KB 的空闲页都找不到了。 动作： 总仓向**操作系统（OS）申请新的连续地址空间（运行时再按规则切成街区、登记到页账本；有时一次会多要一些，摊薄跟系统打交道的次数）。 登记： 拿地之后，要在户口簿（heapArena）**上记下来：这一块地怎么切页、每个页对应谁管，方便分配和 GC 查。
还有两类常见例外：
1. 极小、且不含指针的分配（tiny）
特别小的、回收时不需要顺着里面去扫指针的那类，有时会先塞进一个 16 字节的微盒里，好几个极小对象拼成一盒，再占「一整格货架」。所以你看到源码里 tiny 相关逻辑时，要知道：它是在「拼单」，不一定一上来就对应「某一档尺码的一整格」那条典型故事。
2. 大对象
尺寸超过「小对象」上限的，不再进每个 P 的口袋、也不进按尺码分的补给站，而是直接在总仓按连续页划一整段，这一整段通常只装这一件大货。可以理解为：大件不走小件流水线，避免占满一整个货架却只放一样东西还要反复协调。
