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Go Lang GC 学习笔记

发表于

GC的具体实现一直在改变，但是其模型是相对稳定的。

collection的三个阶段：

  • Mark Setup - STW
  • Marking - Concurrent
  • Mark Termination - STW

Mark Setup：当进行gc时，为了保证数据完整性，需要设置Write Barrier，这要求将所有的goroutine停止，正常情况下这个时间平均为10-30ms。但是当goroutine停止不下时，会让这个时间变长。调度器目前停止goroutine的时机是在goroutine执行函数调用的时候，因为这样做才能保证安全。假如某个goroutine一直在执行循环，而不执行函数调用，它就无法被停止，这不仅会耽误gc第一个阶段的完成，还会造成其他goroutine停止着。将在Go1.14引入 preemptive techniques 尝试对此进行优化。

Marking - Concurrent：当设置好Write Barrier后，collector会拿走25%可用的CPU，用于mark操作。mark操作，会遍历所有goroutine的栈，寻找指针指向的heap内存，将仍在使用的内存标记一下。这个时候，goroutine是可以并发执行的。在mark的过程，其他正在运行的goroutine可以分配内存，这可能导致内存不够用，这时候需要Mark Assits。Mark Assits，是指短暂停止正在运行的goroutine，让它们来帮忙mark，加快mark的进度。当然，这会影响这些goroutine的执行，collector的目标是尽可能减少Mark Assits的需要。

Mark Termination - STW：Mark完成后，需要关闭Write Barrier，进行多项清理工作，设定下次collection的目标。在进行这些工作前，仍要求所有的goroutine停止。这些工作平均持续60~90ms。虽然也可以设计成边Termination边正常运行一些gorutine的模式，但是设计者认为这样得到的收益很小，而增加的复杂性较高，所以选择了这种STW的实现方式。当Termination工作完成后，回到正常状态。

在collection完成后，会进行sweeping。

sweep是指将那些没有标记为使用的heap内存回收，它不是发生在一次collection中，而是被均摊到每次分配内存的时候。

以上所有行为只有在GC开始且正在进行的时候发生，GC Percentage对collection有很大影响。GC Pencentage，默认是100%。将GC Pencentage设置为100%，意味着下次GC会在heap达到当前GC的mark live内存的2倍时进行。

GC trace可用于追踪collection。GODEBUG=gctrace=1 ./app可查看GC信息，输出到stderr。

GC trace：

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# 通过设置环境变量查看GC trace
GODEBUG=gctrace=1 ./app

gc 1405 @6.068s 11%: 0.058+1.2+0.083 ms clock, 0.70+2.5/1.5/0+0.99 ms cpu, 7->11->6 MB, 10 MB goal, 12 P

gc 1406 @6.070s 11%: 0.051+1.8+0.076 ms clock, 0.61+2.0/2.5/0+0.91 ms cpu, 8->11->6 MB, 13 MB goal, 12 P

gc 1407 @6.073s 11%: 0.052+1.8+0.20 ms clock, 0.62+1.5/2.2/0+2.4 ms cpu, 8->14->8 MB, 13 MB goal, 12 P

# GC trace含义
gc 1405 @6.068s 11%: 0.058+1.2+0.083 ms clock, 0.70+2.5/1.5/0+0.99 ms cpu, 7->11->6 MB, 10 MB goal, 12 P

// General
gc 1404     : The 1404 GC run since the program started
@6.068s     : Six seconds since the program started
11%         : Eleven percent of the available CPU so far has been spent in GC

// Wall-Clock
0.058ms     : STW        : Mark Start       - Write Barrier on
1.2ms       : Concurrent : Marking
0.083ms     : STW        : Mark Termination - Write Barrier off and clean up

// CPU Time
0.70ms      : STW        : Mark Start
2.5ms       : Concurrent : Mark - Assist Time (GC performed in line with allocation)
1.5ms       : Concurrent : Mark - Background GC time
0ms         : Concurrent : Mark - Idle GC time
0.99ms      : STW        : Mark Term

// Memory
7MB         : Heap memory in-use before the Marking started
11MB        : Heap memory in-use after the Marking finished
6MB         : Heap memory marked as live after the Marking finished
10MB        : Collection goal for heap memory in-use after Marking finished

// Threads
12P         : Number of logical processors or threads used to run Goroutines

（全文完）