Go 言語での GC のいくつかの主要な問題について話しましょう

近年、Go 言語の人気が高まっており、GC メカニズムも業界で広く評価されています。ただし、どのテクノロジーにも欠点や欠点があり、Go 言語の GC も例外ではありません。この記事では、Go 言語 GC に関するいくつかの主要な問題について説明し、Go チームによって Go 1.5 から Go 1.12 までに実装された改善と最適化を紹介します。

Go言語のGC機構の解析

まずはGo言語のGC機構を見てみましょう。

Go 言語では、GC メカニズムはランタイム モジュールによって実装されます。 GC はプログラムのオブジェクト グラフを走査し、まだ使用されているすべてのオブジェクトをマークし、参照されていないオブジェクトをクリアします。このプロセス中、実行中のプログラムは一時停止されます。

GC メカニズムは Go 言語の主要な機能であり、メモリ リークやワイルド ポインタなどの多くのメモリ問題を回避できます。しかし同時に、特に大規模なシステムではパフォーマンスの問題も引き起こします。以下に、一般的な GC の問題を 1 つずつリストします。

一般的な GC の問題

1. GC 中にプログラムが一時停止します。

GC の実行中は、プログラム全体が一時停止されます。この問題は、小規模なプログラムでは大きな影響を与えません。ただし、大量の同時処理を必要とする大規模なプログラムの場合、GC の一時停止はパフォーマンスの低下や遅延の増大につながる可能性があり、ユーザー エクスペリエンスに影響を与える可能性があります。

2. #GC オーバーヘッドが高い。

GC はオブジェクト グラフ全体を走査する必要があるため、大量の CPU リソースとメモリ リソースを消費します。オブジェクト グラフが非常に複雑な場合、GC のオーバーヘッドが大幅に増加します。

#GC ジッターが発生します。
ジッターとは、GC が時間間隔内で複数回実行される状況を指します。 GC が長いマーキング フェーズを実行すると、プログラムはリクエストに応答できなくなり、遅延が発生したり、クラッシュが発生したりすることがあります。この問題は、同時リクエストが多いシステムで特によく発生します。

#GC はプログラムの実行をプリエンプトします。

4. ガベージコレクタはリサイクル時にプログラムの実行権を奪います。プログラムの実行権限がガベージ コレクターによって長時間占有されると、パフォーマンスに重大な問題が発生する可能性があります。

Go 1.5 から Go 1.12 への GC の改善

これらの問題を解決するために、Go チームは Go 1.5 から Go 1.12 でさまざまな GC の改善を行いました。

1. 3 色マーキング アルゴリズム

3 色マーキング アルゴリズムは、GC 実行中のプログラム実行時間の一時停止を最適化できる、最適化された GC アルゴリズムです。このアルゴリズムにより、プログラムの一時停止時間が最小限に抑えられ、ジッターの問題が軽減されます。

Go 1.5 バージョンでは、ガベージ コレクターは 3 色のマーキング アルゴリズムを使用し、GC の一時停止時間と CPU オーバーヘッドを大幅に削減します。後続のバージョンでは、これに基づいて継続的な改善と最適化が行われ、全体的なパフォーマンスと安定性が向上しました。

2. 同時マーキング

Go 1.5 バージョンでは、ガベージ コレクターのマーキング フェーズ中に実行される同時マーキング機能も導入されました。このマーキング方法はプログラムの実行と同時に実行できるため、GC の一時停止時間が短縮されます。

新しいタグでは、オブジェクトは「使用済み」または「未使用」としてマークされるため、同時タグに必要な時間を大幅に短縮できます。このマーキング方法により、ジッターを大幅に低減でき、場合によっては完全に除去できます。

3. ヒープ処理の改善

GC はヒープ内のオブジェクトをチェックする必要があるため、ヒープの構造はパフォーマンスに大きな影響を与えます。 Go チームは、ヒープの断片化の削減を含む、Go 1.5 でヒープ処理アルゴリズムの最適化を開始しました。この改善により、GC の実行効率が大幅に向上しました。

4. 大きなオブジェクトをより適切に扱う

多数の大きなオブジェクトの場合、GC の効率に大きな影響を与えるため、特別な処理が必要です。以前のバージョンでは、大きなオブジェクトは永続オブジェクトとして分類され、特別な GC 処理が有効になっていました。しかし、Go 1.8 バージョンでは、大きなオブジェクトは「ブラック リスト」に分類され、GC はこのリストを使用して、どの大きなオブジェクトが特別な処理を必要とするかを判断します。

5. GC パラメーターの自動調整

以前のバージョンでは、Go プログラマーは GC 実行速度や GC しきい値などの GC パラメーターを手動で調整する必要がありました。しかし、Go 1.8 バージョンでは、Go は GC パラメータの自動調整をサポートしており、これにより、大きなオブジェクトと小さなオブジェクト間の GC 実行効率と中断のバランスを自動的に調整できます。

以降のバージョンでは、このメカニズムが継続的に最適化および改善されています。

概要

この記事では、Go 言語の GC メカニズムと、GC メカニズムによって引き起こされる可能性のある一連の問題を紹介します。同時に、これらの問題を解決するために、Go チームは Go 1.5 から Go 1.12 までで、3 色マーキング アルゴリズム、同時マーキング、ヒープ処理の改善、大きなオブジェクトのより適切な処理、自動調整など、さまざまな GC の改善を行いました。 GC パラメータの処理中です。お待​​ちください。これらの改善により、GC のパフォーマンスと安定性が大幅に向上し、Go 言語は大規模システムの処理においてさらに優れたものになりました。

以上がGo 言語での GC のいくつかの主要な問題について話しましょうの詳細内容です。詳細については、PHP 中国語 Web サイトの他の関連記事を参照してください。