詳解內存管理機制的變更，你需要了解
本文轉載自微信公眾號「腦子進煎魚了」，作者陳煎魚。轉載本文請聯系腦子進煎魚了公眾號。
大家好，我是正在學習如何蒸魚的煎魚。
在上一篇 Go1.16 特性介紹的文章中我們有提到，從 v1.16 起，Go 在 Linux 下的默認內存管理策略會從MADV_FREE 改回 MADV_DONTNEED 策略。
這時候可能至少分兩撥小伙伴，分別是：
- 知道是什么，被這個問題 “折磨“ 過的，瞬間眼前一亮。
- 不知道是什么，出現了各種疑惑了，這說的都是些什么。
靈魂拷問
你有沒有以下的疑問，或者是否清楚：
- 文中所說的 MADV_FREE 是什么?
- 文中所說的 MADV_DONTNEED 是什么?
- 為什么特指 Go 語言的 Linux 環境?
- 為什么是說從 MADV_FREE改回 MADV_DONTNEED?
在今天這篇文章中我們都將進一步的展開和說明，讓我們一同來了解這個改來改去的內存機制到底是何物。
madvise 愛與恨
在 Linux 系統中，在 Go Runtime 中通過系統調用 madvise(addr, length, advise) 方法，能夠告訴內核如何處理從 addr 開始的 length 字節。
重點之一就是 ”如何處理“，在 Linux 下 Go 語言中目前支持兩種策略，分別是(via @felix021)：
- MADV_FREE：內核會在進程的頁表中將這些頁標記為 “未分配”，從而進程的 RSS 就會變小。OS 后續可以將對應的物理頁分配給其他進程。
- MADV_DONTNEED：內核只會在頁表中將這些進程頁面標記為可回收，在需要的時候才回收這些頁面。
所帶來的影響
Go 語言官方恰好就在 2019 年的 Go1.12 做了如下調整。
- Go1.12 以前。
- Go.12-Go1.15.
Go1.12 以前
Go Runtime 在 Linux 上默認使用的是 MADV_DONTNEED 策略。
- // 沒有任何奇奇怪怪的判斷
- madvise(v, n, _MADV_DONTNEED)
從整體效果來看，進程 RSS 可以下降的比較快，但從性能效率上來看差點。
Go1.12-Go1.15
當前 Linux 內核版本 >=4.5 時，Go Runtime 在 Linux 上默認使用了性能更為高效的 MADV_FREE 策略。
- var advise uint32
- if debug.madvdontneed != 0 {
- advise = _MADV_DONTNEED
- } else {
- advise = atomic.Load(&adviseUnused)
- }
- if errno := madvise(v, n, int32(advise)); advise == _MADV_FREE && errno != 0 {
- // MADV_FREE was added in Linux 4.5. Fall back to MADV_DONTNEED if it is
- // not supported.
- atomic.Store(&adviseUnused, _MADV_DONTNEED)
- madvise(v, n, _MADV_DONTNEED)
- }
從整體效果來看，進程RSS 不會立刻下降，要等到系統有內存壓力了才會釋放占用，RSS 才會下降。
帶來的副作用
故事往往不是那么的美好，顯然在 Go1.12 起針對 madvise 的 MADV_FREE 策略的調整非常 “片面”。
來自社區微信群的小伙伴
結合社區里所遇到的案例可得知，該次調整帶來了許多問題：
- 引發用戶體驗的問題：Go issues 上總是出現以為內存泄露，但其實只是未滿足條件，內存沒有馬上釋放的案例。
- 混淆統計信息和監控工具的情況：在 Grafana 等監控上，發現容器進程內存較高，釋放很慢，告警了，很慌。
- 導致與內存使用有關聯的個別管理系統集成不良：例如 Kubernetes HPA ，或者自定義了擴縮容策略這類模式，難以評估。
- 擠壓同主機上的其他應用資源：并不是所有的 Go 程序都一定獨立跑在單一主機中，自然就會導致同一臺主機上的其他應用受到擠壓，這是難以評估的。
從社區反饋來看是問題多多，弊大于利。
官方本想著想著性能更好一些，但是在現實場景中引發了不少的新問題，甚至有提到和 Android 流程管理不兼容的情況。
有種 “撿了芝麻，丟了西瓜” 的感覺。
Go1.16：峰回路轉
既然社區反饋的問題何其多，有沒有人提呢?有，超級多。
多到提出修改回 MADV_DONTNEED 的 issues 僅花了 1-2 天的時間就討論完畢。
很快得出結論且合并 CL 關閉 issues 了。
Go1.16 修改內容如下：
- func parsedebugvars() {
- // defaults
- debug.cgocheck = 1
- debug.invalidptr = 1
- if GOOS == "linux" {
- debug.madvdontneed = 1
- }
- ...
- }
直接指定回了 debug.madvdontneed = 1，簡單粗暴。
總結
在本篇文章中，我們針對 Go 語言在 Linux 下的 madvise 方法的策略調整進行了歷史介紹和說明，同時針對其調整所帶來的的副作用及應對措施進行了一一介紹。
本次變更很好的印證了，牽一發動全身的說法。大家在后續應用這塊時也要多加注意。
你覺得 Go1.16 這個特性變更怎么樣呢?歡迎在評論區留言。
參考
runtime: default to MADV_DONTNEED on Linux
踩坑記：go 服務內存暴漲
Go 1.12 關于內存釋放的一個改進
