Go 1.6 将进一步改进垃圾收集器

  • Sergio De Simone
  • 臧秀涛

2015 年 9 月 11 日

话题:语言 & 开发架构

尽管 Go 1.5 刚刚发布,仍然相对较新,但是 Go 团队已经在致力于改进其新的低延迟并发垃圾收集器,希望 Go 更适合新的应用领域。Google 工程师Austin ClementsRick Hudson如是

Go 1.5 用新的垃圾收集器代替了原来的 STW(stop-the-world) GC,解决了延迟问题。当负载较重时,每 50ms,新的 GC 的活动时间可以控制在 10ms 以下,从而使 Go 程序在一般情况下能运行得更快些。在更极端的情况下,停顿可以从 300ms 降到 4ms

Go 1.6 的目标是进一步稳定 GC,并在以下几个方面做出改进:

  • 状态协调(State coordination):Go 1.5 GC 有个主要瓶颈是从 Go 1.4 继承来的,源自其集中式的 GC 协调器(coordinator),这是一个单独的 goroutine,它会将工作进一步分派给 worker goroutine 去完成。一种解决方案是用去中心化的状态机代替集中式协调器。这样修改有个额外的好处,使得重新设计标记完成屏障(mark completion barrier)成为可能,因为它已经变得非常凌乱,而且性能很差。
  • 信用系统(Credit system):Go 1.5 在两个不同的地方使用了一个信用系统:一个是确保清扫(sweeping)在一个 GC 周期和下一次触发堆操作(the next heap trigger)之间完成,一个是确保扫描(scanning)在触发堆操作(an heap trigger)和随后实现堆处理目标之间完成。改进信用系统的一种建议方法是,使其操作总是在 black 阶段进行,以避免未完成的分配操作进入下一个 GC 周期。
  • 标记结束(Mark termination):根据 Clements 和 Hudson 的介绍,在 Go 1.5 中,标记结束阶段是停顿时间的大头。这里的目标是尝试并确保大部分应用可以在 10ms 停顿的阈值下运行,这也是 Go 1.5 在很多情况下已经实现了的。希望所做修改的复杂度较低或中等,比如把 finalizer 扫描从标记结束阶段移到并发扫描,这样对于每 1GB 大小的堆,应该可以节省 1ms,以及去掉一个成本很高的计数循环,对于较大的堆,这个循环占去了标记阶段的另外一半。
  • sweeper 和 scavenger:某些程序会在 sweeper 上消耗大量时间,在这上面投入些精力,应该有性能改进。一个非常激进的方案是完全去掉 sweeper。还有一个不那么激进的方案,可以在 GC 阶段最后,尽早释放较大的对象,并且在所有的系统上支持 scavenger,不管物理页面是多大。

上面只是对计划所做改进的一个概览,欲全面了解,可以阅读原始文档。文档中还有进一步指向 GitHub issues 的链接,这些 issues 记录 了每个改变背后的理由以及建议方案。

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