Go语言内置运行时(就是runtime),抛弃了传统的内存分配方式,改为自主管理。这样可以自主地实现更好的内存使用模式,比如内存池、预分配等等。这样,不会每次内存分配都需要进行系统调用。
Golang运行时的内存分配算法主要源自 Google 为 C 语言开发的TCMalloc算法,全称Thread-Caching Malloc。核心思想就是把内存分为多级管理,从而降低锁的粒度。它将可用的堆内存采用二级分配的方式进行管理:每个线程都会自行维护一个独立的内存池,进行内存分配时优先从该内存池中分配,当内存池不足时才会向全局内存池申请,以避免不同线程对全局内存池的频繁竞争。


2024-11-24T211056

内存管理组件

所有的 Go 语言程序都会在启动时初始化如上图所示的内存布局,每一个处理器都会分配一个线程缓存 runtime.mcache 用于处理微对象和小对象的分配,它们会持有内存管理单元 runtime.mspan。

每个类型的内存管理单元都会管理特定大小的对象,当内存管理单元中不存在空闲对象时,它们会从 runtime.mheap 持有的 134 个中心缓存 runtime.mcentral 中获取新的内存单元,中心缓存属于全局的堆结构体 runtime.mheap,它会从操作系统中申请内存

总结

Golang 的内存管理本质上就是一个内存池,避免每次分配内存都要进行陷入内核态系统调用,减轻操作系统整理内存碎片的压力。

  • Go在程序启动时,会向操作系统申请一大块内存,之后自行管理。
  • Go内存管理的基本单元是mspan,它由若干个页组成,每种mspan可以分配特定大小的object。
  • mcache, mcentral, mheap是Go内存管理的三大组件,层层递进。mcache管理线程在本地缓存的mspan;mcentral管理全局的mspan供所有线程使用;mheap管理Go的所有动态分配内存。
  • 极小对象会分配在一个object中,以节省资源,使用tiny分配器分配内存;一般小对象通过mspan分配内存;大对象则直接由mheap分配内存。