Go:內存管理與內存清理
這篇文章基於 Go 1.13 版本。有關內存管理的討論在我的文章 ”Go: 內存管理與分配 [1] ” 中有解釋。
清理內存是一個過程,它能夠讓 Go 知道哪些內存段最近可用於分配。但是,它並不會使用將位置 0 的方式來清理內存。
將內存置 0
將內存置 0 的過程 —— 就是把內存段中的所有位賦值爲 0 —— 是在分配過程中即時執行的。
Zeroing the memory
但是,我們可能想知道 Go 採用什麼樣的策略去知道哪些對象能夠用於分配。由於在每個範圍內有一個內部位圖 allocBits
,Go 實際上會追蹤那些空閒的對象。讓我們從初始態開始來回顧一下它的工作流程,
Free objects tracking with allocBits
就性能角度來看,allocBits
代表了一個初始態並且會保持不變,但是它會由 freeIndex
(一個指向第一個空閒位置的增量計數器)所協助。
然後,第一個分配就開始了:
Free objects tracking with allocBits
freeIndex
現在增加了,並且基於 allocBits
知道了下一段空閒位置。
分配過程將會再一次出現,之後, GC 將會啓動去釋放不再被使用的內存。在標記期間,GC 會用一個位圖 gcmarkBits
來跟蹤在使用中的內存。讓我們通過我們運行的程序以相同的示例爲例,在第一個塊不再被使用的地方。
Memory tracking during the garbage collector
正在被使用的內存被標記爲黑色,然而當前執行並不能夠到達的那些內存會保持爲白色。
有關更多關於標記和着色階段的信息,我建議你閱讀我的這篇文章 Go:GC 是如何標記內存的?[2]
現在,我們可以使用 gomarkBits
精確查看可用於分配的內存。Go 現在也使用 gomarkBits
代替了 allocBits
,這個操作就是內存清理:
Sweeping a span
但是,這必須在每一個範圍內執行完畢並且會花費許多時間。Go 的目標是在清理內存時不阻礙執行,併爲此提供了兩種策略。
清理階段
Go 提供了兩種方式來清理內存:
-
使用一個工作程序在後臺等待,一個一個的清理這些範圍。
-
當分配需要一個範圍的時候即時執行。
關於後臺工作程序,當開始運行程序時,Go 將設置一個後臺運行的 Worker(唯一的任務就是去清理內存),它將進入睡眠狀態並等待內存段掃描:
Background sweeper
通過追蹤過程的週期,我們也能看到這個後臺工作程序總是出現去清理內存:
Background sweeper
清理內存段的第二種方式是即時執行。但是,由於這些內存段已經被分發到每一個處理器的本地緩存 mcache
中,因此很難追蹤首先清理哪些內存。這就是爲什麼 Go 首先將所有內存段移動到 mcentral
的原因。
Spans are released to the central list
然後,它將會讓本地緩存 mcache
再次請求它們,去即時清理:
Sweep span on the fly during allocation
即時掃描確保所有內存段在保存資源的過程中都會得到清理,同時會保存資源以及不會阻塞程序執行。
與 GC 週期的衝突
正如之前看到的,由於後臺只有一個 worker 在清理內存塊,清理過程可能會花費一些時間。但是,我們可能想知道如果另一個 GC 週期在一次清理過程中啓動會發生什麼。在這種情況下,這個運行 GC 的 Goroutine 就會在開始標記階段前去協助完成剩餘的清理工作。讓我們舉個例子看一下連續調用兩次 GC,包含數千個對象的內存分配的過程。
Sweeping must be finished before a new cycle
但是,如果開發者沒有強制調用 GC,這個情況並不會發生。在後臺運行的清理工作以及在執行過程中的清理工作應該足夠多,因爲清理內存塊的數量和去觸發一個新的週期(譯者注:GC 週期)的所需的分配的數量成正比。
via:https://medium.com/a-journey-with-go/go-memory-management-and-memory-sweep-cc71b484de05
作者:Vincent Blanchon[3] 譯者:sh1luo[4] 校對:polaris1119[5]
本文由 GCTT[6] 原創編譯,Go 中文網 [7] 榮譽推出
參考資料
[1]
Go: 內存管理與分配: https://studygolang.com/articles/28436
[2]
Go:GC 是如何標記內存的?: https://studygolang.com/articles/25916
[3]
Vincent Blanchon: https://medium.com/@blanchon.vincent
[4]
sh1luo: https://github.com/sh1luo
[5]
polaris1119: https://github.com/polaris1119
[6]
GCTT: https://github.com/studygolang/GCTT
[7]
Go 中文網: https://studygolang.com/
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來源:https://mp.weixin.qq.com/s/gTk2UcVCv4a0xuP44oqZhg