Go语言内存分配器-FixAlloc


前面写了一篇Go语言内存分配器设计，记录了一下内存分配器的大体结构。在介绍内存分配器的核心实现前，本文先介绍一下内存分配器中一个工具组件——FixAlloc。FixAlloc称不上是核心组件，只是辅助实现整个内存分配器核心的一个基础工具罢了，由此可以看出FixAlloc还是一个比较重要的组件。引入FixAlloc的目的只是用来分配MCache和MSpan两个特定的对象，所以内存分配器中有spanalloc和cachealloc两个组件（见《Go语言内存分配器设计》的图）。MCache和MSpan两个结构在malloc.h中有定义。

定义在malloc.h文件中的FixAlloc结构如下，比较关键的三个字段是alloc、list和chunk，其他的字段主要都是用来统计一些状态数据的，比如分配了多少内存之类。

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

FixAlloc的内存结构图，一看就很简单，简单到没有出现本文的必要了。

list指针上挂的一个链表，这个链表的每个节点是一个固定大小的内存块，cachealloc中的list存储的内存块大小为sizeof(MCache)，而spanalloc中的list存储的内存块大小为sizeof(MSpan)。chunk指针始终挂载的是一个128k大的内存块。

FixAlloc提供了三个API，分别是runtime·FixAlloc_Init、runtime·FixAlloc_Alloc和runtime·FixAlloc_Free。

分配一个mcache和mspan的伪代码：

MCache *mcache;
mcache = (MCache *) runtime·FixAlloc_Alloc(cachealloc);

MSpan *mspan;
mspan = (MSpan *) runtime·FixAlloc_Alloc(spanalloc);

这段伪代码展示的是分配一个MCache和MSpan对象，内存分配器并不是直接使用malloc类函数向系统申请，而是走了FixAlloc。使用FixAlloc分配MCache和MSpan对象的时候，首先是查找FixAlloc的list链表，如果list不为空，就直接拿一个内存块返回使用; 如果list为空，就把焦点转移到chunk上去，如果128k的chunk内存中有足够的空间，就切割一块内存出来返回使用，如果chunk内存没有剩余内存的话，就从操作系统再申请128k内存替代老的chunk。FixAlloc的固定对象分配逻辑就这么简单，相反释放逻辑更简单了，释放的对象就是直接放到list中，并不会返回给操作系统。当然mcache的个数基本是稳定的，也就是底层线程个数，但span对象就不一定那么稳定了，所以FixAlloc的内存可能增长的因素就是span的对象太多。

FixAlloc的实现位于mfixalloc.c文件中，代码目前还不到100行，实在是太简单了。本来是计划本文一起介绍完FixAlloc和MSpan两个基础组件，今天身体不舒服，小感冒了，没精力再写MSpan了。

注：本文基于Go1.1.2版本。

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