go 垃圾回收学习的总结

按照官方的说法，GO GC 的基本特征是"非分代、非紧缩、写屏障、并发标记清理"

什么时候启动垃圾回收？

启动过早则浪费 cpu,过晚则导致堆内存恶性膨胀。

所有问题的核心：抑制堆增长，充分利用 CPU 资源。

解决措施：

基于 go1.5 的垃圾回收

三色标记和写屏障

这是标记和用户代码并发的基本保障，基本原理：

1. 起初所有对象都是白色
2. 扫描所有可达对象，标记为灰色，放入待处理队列
3. 从队列中取出灰色对象，将其引用对象标记为灰色放入队列，自身标记为黑色
4. 写屏障监视对象内存修改，重新标记色或放回队列

什么是写屏障???

控制器

控制器全程参与并发回收任务，记录相关状态数据，动态调整运行策略，影响并发标记单元的工作模式和数量，平衡 CPU 资源占用，当回收结束的时候，参与 next_gc 回收阈值设置，调整垃圾回收出发频率

辅助回收

某些时候，对象分配速度可能快于后台标记，
这时候会引发一系列恶果，堆恶心扩张，垃圾
回收永远无法完成。此时用户代码线程参与后台回收标记就很有必要。在为对象分配堆内存的时候通过相关策略去执行一定限度的回收操作，平衡分配和回收操作，让进程处于良性状态。

初始化-> 启动-> 标记-> 清理-> 监控

初始化

设置 gcpercent

(GOGC --- 新分配内存和上次GC回收后剩下的实时数据比，默认值为100,通过runtime/debug 这个包内的SetGCPercent方法设置)

和
next_gc 的阈值

func gcinit() { 
// 并发执行器 
work.markfor=parforalloc(_MaxGcproc) 
  
// 设置GOGC
_ =setGCPercent(readgogc()) 
  
// 初始启动阈值（4MB） 
memstats.next_gc=heapminimum
} 
  
func readgogc()int32{ 
p:=gogetenv("GOGC") 
if p== "" { 
    return 100
} 
if p== "off" { 
    return-1
} 
return int32(atoi(p)) 
} 
  
func setGCPercent(in int32) (out int32) { 
out=gcpercent
if in<0{ 
    in= -1
} 
gcpercent=in
heapminimum=defaultHeapMinimum*uint64(gcpercent) /100
return out
}

引用

启动

在为对象分配堆内存后，mallocgc 函数会检查
垃圾回收出发条件，并依照相关状态启动或参与辅助回收。

分配黑色对象(gcmarknewobject)
    |
    |
检查垃圾回收触发条件(shouldhelpgc&&gcTrigger)
    |
    |
启动并发垃圾回收(gcStart)
    |
    |
辅助参与回收任务(gcAssistAlloc)

垃圾回收默认以全并发模式运行，但可以用环境变量或参数禁用并发标记和并发清理。GC groutine 一直循环，直到出发符合条件时被唤醒

并发模式垃圾回收过程示意图

------------------+----------------
-----------------------------------
    |
    OFF+--------------->准备MarkWorker/P
    |
    stop
    |
B:1 BE:1]SCAN+
    |
  start
    |
    +------------------->并发扫描,将灰色对象放入队列
    |
        将白色对象的引用修改被写屏障捕获
    |
    |   Malloc分配白色对象
        MarkWorker被唤醒开始标记任务
    |
    |
MAKR+
    |
    +--------------------->等待一轮标记结束
    |
    第一轮处理的是并发扫描捕获的灰色对象不包括新分配的白色对象
    |
    |
    +---------------------->重新扫描DATA、BSS区域
    | 扫描新分配的白色对象
    |
    |
    +---------------------->等待第二轮标记结束
    |
    |
   stop
    |
  [BE:0]+
    |
MARK TERMINATION+
    |
    +----------------------->stw冻结，完成最终标记
    |
[WB:0]OFF+
    |
    |
    +------------------------>并发清理
    |
   start
    |
    |
    STW:StopTheWorld
    WB:WriteBarrierEnabled
    BE:BlackenEnabled

标记

并发标记分为

1. 扫描：遍历相关内存区域，依照指针标记找出灰色可达对象，加入队列
2. 标记：将灰色对象从队列中取出，将其引用对象标记为灰色，自身标记为黑色

扫描函数 gcscan_m 启动时，用户代码和 MarkWorker 都在运行。扫描函数仅使用了当前线程，并未启用并发方式执行,扫描目标包括多个 ROOT 区域，还有全部 goroutine 栈

并发标记由多个 MarkWorker goroutine 共同完成，它们在回收任务开始前被绑定到 P，然后进入休眠状态，直到被调度器唤醒

MarkWorker 有 3 种工作模式。

•gcMarkWorkerDedicatedMode：全力运行，直到并发标记任务结束。

•gcMarkWorkerFractionalMode：参与标记任务，但可被抢占和调度。

•gcMarkWorkerIdleMode：仅在空闲时参与标记任务。

清理

与复杂的标记过程不同，清理操作要简单得多。此时，所有未被标记的白色对象都不在被引用，可简单的将其内存回收。

并发清理本质上就是一个死循环，被唤醒后开始执行清理任务。通过遍历所有 span 对象，触发内存分配器的回收操作。任务完成后，再次休眠，等待下次任务

监控

垃圾回收器最后的一道保险措施。监控服务 sysmon 每隔 2 分钟就会检查一次垃圾回收状态，如超出 2 分钟未曾触发，那就强制执行。

以上大体一些东西总结自《go 语言学习笔记·雨痕》

Go 语言中文网

yiz96