概述
全局内存
Golang的内存管理与C语言的有所区别：C语言使用Malloc进行内存分配，使用的是gclib提供的ptmalloc2方法；Golang的内存分配方法类似于Google的TCMalloc，以及MC的内存池管理方式，即：
- 预先申请一大块全局内存，即Arena 堆，大小为512G
- 每个线程需要使用内存时向全局内存申请，并维护在线程内部的结构中作为私有内存
该方法相对于ptmalloc更好地支持了多线程场景，并且优化了外碎片（类似于操作系统的页式管理）
内存块管理
- 全局内存Arena 内部切分为Page，每个Page大小为8KB；
- 分配内存时按照块（Span）为单位，共有67种大小，最小为8Bytes，最大为32KB；大的Span需要由多页组成，并且可能会产生一定的内碎片：
- 大块span大小为8KB，那么需要1页，凑出1个这样的Span，无碎片；
- 小块span大小为480Bytes，一页可以分配17个这样的Span，剩余32KB为内碎片；
目前67种SpanClass详情如下：
- bytes/obj：块大小
- bytes/span：实际占用的内存大小（page为单位）
- objects：目前内存占用可以得到的块数
- tail_waste：内碎片大小
// class bytes/obj bytes/span objects tail waste max waste
// 1 8 8192 1024 0 87.50%
// 2 16 8192 512 0 43.75%
// 3 32 8192 256 0 46.88%
// 4 48 8192 170 32 31.52%
// 5 64 8192 128 0 23.44%
// 6 80 8192 102 32 19.07%
// 7 96 8192 85 32 15.95%
// 8 112 8192 73 16 13.56%
// 9 128 8192 64 0 11.72%
// 10 144 8192 56 128 11.82%
// 11 160 8192 51 32 9.73%
// 12 176 8192 46 96 9.59%
// 13 192 8192 42 128 9.25%
// 14 208 8192 39 80 8.12%
// 15 224 8192 36 128 8.15%
// 16 240 8192 34 32 6.62%
// 17 256 8192 32 0 5.86%
// 18 288 8192 28 128 12.16%
// 19 320 8192 25 192 11.80%
// 20 352 8192 23 96 9.88%
// 21 384 8192 21 128 9.51%
// 22 416 8192 19 288 10.71%
// 23 448 8192 18 128 8.37%
// 24 480 8192 17 32 6.82%
// 25 512 8192 16 0 6.05%
// 26 576 8192 14 128 12.33%
// 27 640 8192 12 512 15.48%
// 28 704 8192 11 448 13.93%
// 29 768 8192 10 512 13.94%
// 30 896 8192 9 128 15.52%
// 31 1024 8192 8 0 12.40%
// 32 1152 8192 7 128 12.41%
// 33 1280 8192 6 512 15.55%
// 34 1408 16384 11 896 14.00%
// 35 1536 8192 5 512 14.00%
// 36 1792 16384 9 256 15.57%
// 37 2048 8192 4 0 12.45%
// 38 2304 16384 7 256 12.46%
// 39 2688 8192 3 128 15.59%
// 40 3072 24576 8 0 12.47%
// 41 3200 16384 5 384 6.22%
// 42 3456 24576 7 384 8.83%
// 43 4096 8192 2 0 15.60%
// 44 4864 24576 5 256 16.65%
// 45 5376 16384 3 256 10.92%
// 46 6144 24576 4 0 12.48%
// 47 6528 32768 5 128 6.23%
// 48 6784 40960 6 256 4.36%
// 49 6912 49152 7 768 3.37%
// 50 8192 8192 1 0 15.61%
// 51 9472 57344 6 512 14.28%
// 52 9728 49152 5 512 3.64%
// 53 10240 40960 4 0 4.99%
// 54 10880 32768 3 128 6.24%
// 55 12288 24576 2 0 11.45%
// 56 13568 40960 3 256 9.99%
// 57 14336 57344 4 0 5.35%
// 58 16384 16384 1 0 12.49%
// 59 18432 73728 4 0 11.11%
// 60 19072 57344 3 128 3.57%
// 61 20480 40960 2 0 6.87%
// 62 21760 65536 3 256 6.25%
// 63 24576 24576 1 0 11.45%
// 64 27264 81920 3 128 10.00%
// 65 28672 57344 2 0 4.91%
// 66 32768 32768 1 0 12.50%
数据结构
内存管理-数据结构
如图，Golang内存管理分为全局内存管理和线程内存管理；线程内存不足时向全局内存申请，并且缓存在线程内部作为私有内存；
- 全局内存管理：MHeap
- 【67*2】MCentral，因为MCentral是以SpanClass进行区分的，一共67种SpanClass，这里为每种Class配备两组，一组用于值存储，一组用于指针存储；
- MCentral结构中包含Non-Empty（可分配）和Empty（未分配）的两个双向链表，每个节点为MSpan，即当前SpanClass下所有可分配的Span集合；
注意：MCentral结构初始化时，是空的，所有内存都需要向MHeap中进行申请。
- 线程内存管理：MCache By P
- 【67*2】MSpan，线程内的内存管理也是按照SpanClass进行存储的，对应指针/值，值的部分在GC扫描时无需扫描
- MSpan结构中包含：含有多少个块（小块），使用了多少个Page（大块），AllocBits（Bitmap，用于存储块的分配情况），以及当前的SpanClass - 对应块的Size
注意：Mspan有前后指针，在Mcache和MCentral中均为双向链表结构，用于存储多个Mspan结构
内存申请流程
1.计算合适的块大小：最接近的为class=44，size=4864的块
2.查询当前P对应的MCache结构体中对应class=44的MSpan结构体中是否仍有未分配完的块：如仍有，则直接分配，在Mcache[44].AllocBits中记下分配的块
- 如MCache[44]中的块都已分配完，或者MCache[44]尚未初始化，则线程向MCentral申请内存
- MHeap.centrals[44]中lock加锁
- 查看MHeap.centrals[44]中的non-empty双向链表中是否有Span，如有则直接分配，返回给进程
- MHeap.centrals[44]中lock解锁
- MCache[44]中缓存被分配的Span
- 如MHeap.centrals[44]中无空余Span或者Mheap.Centrals[44]尚未初始化，则MCentral向MHeap申请内存
- Mheap.Lock加锁
- MHeap从Arena中分配一块儿内存，arena_used向后移动
- MHeap.centrals[44]中加入对应的Span
- Mheap.lock解锁
参考
有疑问加站长微信联系（非本文作者）
