GO内存管理

What ?

内存的分配，回收，释放的过程。go的内存分配基于TCMalloc的原理实现。通常我们说内存管理指的是堆（Heap）内存管理，因为栈（Stack）不需要我们关心。

关于tcmalloc

tcmalloc是一个内存管理库，全称Thread-Cache Malloc，理解为带缓存的内存管理，其实就是为每一个线程创建一个缓存，每次为线程分配内存的时候，首先判断其大小，较小的内存块（小于32K）会首先从缓存中获取，较大的才会从Head内存中分配，这样可以减少系统调用，提高效率。

三个关于tcmalloc的重要概念

  • ThreadCache：每个线程创建的时候会为其分配包含多个内存块的链表，这些内存块大小相同，你也可以理解为其实链表是对内存块按照大小进行分类。每次申请内存的时候，当申请的内存小于32k的时候，就在ThredCache选择合适的链表，然后在链表上选择空闲的内存块分配。

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    - 为线程分配ThreadCache的时候，进行一次系统调用，后续从ThreadCache上面分配内存的时候不再需要系统调用过程，极大提高了效率。
    - ThreadChahe是线程安全的，因为它为某个线程所独有，不会产生竞争。

  • CentralCache：粗暴翻译就是”中央缓存”，其实是有点那个意思。它是进程级别的，同一进程所有线程共享。CentralCache本质上也是由空闲内存块组成的链表，当ThreadCache上空闲内存块不足的时候，CentralCache会分配给它一些；当ThredCache上面空闲的内存块过多的时，会将自身的空闲内存块返还给CentralCache。

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    - CentralCache是同一进程的线程共享的，所以会产生竞争，操作的时候需要添加锁。

  • PageHead：其实是堆内存的抽象，也是由若干链表组成，每个链表包含多个Span，每个Span其实使用多个Page组成。当CentralCache不足的时候，会从PageHead中获取，PageHead会将Span分成若干个内存块，放到CentralCache中。当CentralCache空闲内存太多时，会将一部分返还给PageHeap。

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    - PageHeap会产生多个CentralCache竞争，所以也是需要添加锁。

TCMalloc内存分配
  • 小对象直接从ThredCache中分配。
  • 中等对象从PageHead中选择合适数量的Span进行分配。
  • 大对象则从lagre span set分配。

GO的内存管理

GO内存管理原理是基于TCMalloc基础，GO内存管理中与之对应的三个重要组成部分包括：

MHeap

对内存的抽象依照Span Class对Span进行归类，形成树形结构。当需要分配的内存大于32K就在Mheap上面分配，首先根据申请内存的大小size得到Class szie, 进而根据Class size得到Span class, 最后根据Span class得到内存快Span。

MCache

与TCMalloc对应的ThreadCache, 但是与ThredCache与线程绑定不同，Mcache是与逻辑处理器P绑定，因为每一个Goroutine是运行在Processor，当需要申请的内存小于32K的时候，直接从MCache中得到，而不用进过系统调用，也不与其他Goroutine产生竞争。

MCentral

与TCMalloc对应的CentralCache,作用也类似，不再赘述。