2022年9月26日 Go生态洞察：Go运行时4年后的进展

2022年9月26日 Go生态洞察：Go运行时4年后的进展

🐱 猫头虎博主来啦！今天带来的是Go语言的最新动态。如果你是一个Go语言爱好者，那这篇文章一定不容错过！一起来看看自2018年以来Go运行时和Go垃圾收集器（GC）有哪些新的变化吧！🚀

摘要

🔍 在这篇文章中，作为猫头虎博主，我将带大家深入探讨自2018年以来Go运行时的发展。从sync.Pool的优化，内存分配器的改进，到新的软内存限制功能，我们将深入每一个更新，了解它们是如何使Go语言变得更高效。准备好了吗？让我们开始吧！

引言

自2018年我们关于Go GC的上一篇博客以来，Go运行时和Go垃圾收集器（GC）有了稳步的提升。这些改进主要是为了应对现实世界中Go程序的挑战和Go用户面临的实际问题。接下来，让我们一起回顾这些年来的亮点吧！

正文

🌟 Go运行时的新变化

1. sync.Pool的优化

• Go 1.13版本中，sync.Pool成为了一个对GC更友好的内存重用工具，它的延迟影响更小，并且能更有效地回收内存。

2. 主动回收内存

• Go运行时现在能更主动地将不需要的内存返还给操作系统，减少了内存消耗，降低了内存不足错误的发生几率。这降低了高达20%的闲置内存消耗。（Go 1.13 和 1.14）

3. 更灵活的goroutine抢占

• 在许多情况下，Go运行时能更容易地抢占goroutines，减少了长达90%的停止世界（stop-the-world）延迟。点击此处观看Gophercon 2020的演讲。（Go 1.14）

4. 更高效的定时器管理

• Go运行时比以前更有效地管理定时器，尤其是在多核CPU机器上。（Go 1.14）

5. defer语句的优化

• 使用defer声明的函数调用现在在大多数情况下的成本与常规函数调用一样低。点击此处观看Gophercon 2020的演讲。（Go 1.14）

6. 内存分配器的改进

• 内存分配器的慢路径现在能更好地随着CPU核心数量扩展，在高并行程序中提高了高达10%的吞吐量，降低了高达30%的尾延迟。进一步阅读。（Go 1.14 和 1.15）

7. 更细致的内存统计API

• Go内存统计现在可以通过一个更细致、灵活和高效的API访问，即[runtime/metrics包](https://pkg

.go.dev/runtime/metrics)。这降低了获取运行时统计数据的延迟两个数量级（从毫秒到微秒）。（Go 1.16）

8. 调度器的CPU时间优化

• Go调度器在寻找新工作时消耗的CPU时间减少了高达30%。（Go 1.17）

9. 基于寄存器的调用约定

• 在amd64、arm64和ppc64上，Go代码现在遵循一种基于寄存器的调用约定，提高了高达15%的CPU效率。（Go 1.17 和 Go 1.18）

10. GC内部会计和调度的重新设计

• Go GC的内部会计和调度已经重新设计，解决了一系列长期存在的效率和鲁棒性问题。这对于goroutines栈占据了大量内存使用的应用程序而言，显著降低了应用程序的尾延迟（高达66%）。（Go 1.18）

11. 空闲时限制GC的CPU使用

• Go GC现在在应用程序空闲时限制了自己的CPU使用。这导致在非常空闲的应用程序中，GC周期期间的CPU利用率降低了75%，减少了可能引起作业形状混淆的CPU峰值。（Go 1.19）

🛠️ 一个新的调节器

随着Go 1.19的发布，一个期待已久的特性终于来了：Go运行时的软内存限制。

多年来，Go GC只有一个调节参数：GOGC。GOGC让用户调整由Go GC做出的CPU开销与内存开销之间的权衡。这个“调节器”长期以来服务于Go社区，涵盖了广泛的用例。

为什么要添加一个内存限制调节器呢？

内存与CPU时间不同，不像CPU时间那样总有未来可以等待。但对于内存来说，有一个极限。

内存限制解决了两个问题。

首先，当应用程序的峰值内存使用不可预测时，仅靠GOGC几乎无法防止内存耗尽。仅有GOGC时，Go运行时根本不知道它能使用多少内存。设置内存限制使得运行时能够抵抗瞬时的、可恢复的负载峰值，通过意识到何时需要更努力地减少内存开销。

其次，为了在不使用内存限制的情况下避免内存不足错误，必须根据峰值内存调整GOGC，即使在应用程序不在峰值内存使用时也保持低内存开销，从而导致更高的GC CPU开销。这在我们这个容器化的世界尤为重要，程序被放置在具有特定和隔离的内存预留的箱子中；我们可能会更好地利用它们！通过提供对负载峰值的保护，设置内存限制允许GOGC在CPU开销方面进行更积极的调整。

内存限制的设计旨在易于采用和鲁棒。例如，它是对应用程序Go部分的整个内存占用的限制，而不仅仅是Go堆，所以用户不必担心计算Go运行时的开销。运行时也会根据内存限制调整其内存清理政策，以便在面对内存压力时更积极地将内存返回给操作系统。

然而，尽管内存限制是一个强大的工具，但在使用时仍需小心。一个重要的注意事项是，它可能导致程序出现GC抖动：程序花费太多时间运行GC，导致无法有效地进行实质性工作。例如，如果为Go程序设置的内存限制过低，不足以满足程序实际所需的内存，那么程序可能会出现抖动。以前，除非GOGC被明确调整为更偏重于内存使用，否则GC抖动是不太可能发生的。作为一种缓解措施，即使这意味着超出内存限制，运行时也会将GC限制在总CPU时间的50%以内。

考虑到这些，我们发布了一份全新的GC指南，其中包含互动式可视化内容，帮助您理解GC成本以及如何操纵它们。

📚 结论

尝试使用内存限制！在生产环境中使用它！阅读GC指南！

我们一直在寻求反馈，以改进Go，但同时也希望听到关于它如何有效工作的故事。发送我们反馈！

总结

以上就是自2018年以来Go运行时的主要进展。这些改进大多对用户来说是不可见的：他们熟悉和喜爱的Go代码，只需升级Go版本就能运行得更好。