Go語言記憶體 Clerk-FixAlloc

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昨天寫了一篇Go語言記憶體 Clerk設計，記錄了一下記憶體 Clerk的大體結構。在介紹記憶體 Clerk的核心實現前，本文先介紹一下記憶體 Clerk中一個工具組件——FixAlloc。FixAlloc稱不上是核心組件，只是輔助實現整個記憶體 Clerk核心的一個基礎工具罷了，由此可以看出FixAlloc還是一個比較重要的組件。引入FixAlloc的目的只是用來分配MCache和MSpan兩個特定的對象，所以記憶體 Clerk中有spanalloc和cachealloc兩個組件（見《Go語言記憶體 Clerk設計》的圖）。MCache和MSpan兩個結構在malloc.h中有定義。

定義在malloc.h檔案中的FixAlloc結構如下，比較關鍵的三個欄位是alloc、list和chunk，其他的欄位主要都是用來統計一些狀態資料的，比如分配了多少記憶體之類。

struct FixAlloc{uintptr size;void *(*alloc)(uintptr);void (*first)(void *arg, byte *p);// called first time p is returnedvoid *arg;MLink *list;byte *chunk;uint32 nchunk;uintptr inuse;// in-use bytes nowuintptr sys;// bytes obtained from system};

FixAlloc的記憶體結構圖，一看就很簡單，簡單到沒有出現本文的必要了。

list指標上掛的一個鏈表，這個鏈表的每個節點是一個固定大小的記憶體塊，cachealloc中的list儲存的記憶體塊大小為sizeof(MCache)，而spanalloc中的list儲存的記憶體塊大小為sizeof(MSpan)。chunk指標始終掛載的是一個128k大的記憶體塊。

FixAlloc提供了三個API，分別是runtime·FixAlloc_Init、runtime·FixAlloc_Alloc和runtime·FixAlloc_Free。

分配一個mcache和mspan的虛擬碼：

MCache *mcache;mcache = (MCache *) runtime·FixAlloc_Alloc(cachealloc);MSpan *mspan;mspan = (MSpan *) runtime·FixAlloc_Alloc(spanalloc);

這段虛擬碼展示的是分配一個MCache和MSpan對象，記憶體 Clerk並不是直接使用malloc類函數向系統申請，而是走了FixAlloc。使用FixAlloc分配MCache和MSpan對象的時候，首先是尋找FixAlloc的list鏈表，如果list不為空白，就直接拿一個記憶體塊返回使用; 如果list為空白，就把焦點轉移到chunk上去，如果128k的chunk記憶體中有足夠的空間，就切割一塊記憶體出來返回使用，如果chunk記憶體沒有剩餘記憶體的話，就從作業系統再申請128k記憶體替代老的chunk。FixAlloc的固定對象分配邏輯就這麼簡單，相反釋放邏輯更簡單了，釋放的對象就是直接放到list中，並不會返回給作業系統。當然mcache的個數基本是穩定的，也就是底層線程個數，但span對象就不一定那麼穩定了，所以FixAlloc的記憶體可能增長的因素就是span的對象太多。

FixAlloc的實現位於mfixalloc.c檔案中，代碼目前還不到100行，實在是太簡單了。本來是計劃本文一起介紹完FixAlloc和MSpan兩個基礎組件，今天身體不舒服，小感冒了，沒精力再寫MSpan了。

註：本文基於Go1.1.2版本。

***下班躺在床上，用小米盒子一邊看著無聊的電視劇，一邊抱著電腦寫技術文章，貌似也可以讓自己處於一種非常輕鬆的狀態，前提可能是自己對需要寫的東西了如指掌，不再需要去翻代碼吧。