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Go 运行时：四年后
自 2018 年 关于 Go GC 的上一篇博文以来，Go GC 以及更广泛的 Go 运行时一直在稳步改进。我们承担了一些大型项目，这些项目源于真实的 Go 程序和 Go 用户面临的实际挑战。让我们来回顾一下亮点！
有什么新功能？
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sync.Pool，一个 GC 感知的内存重用工具，其延迟影响更低，并且比以前更有效地回收内存。（Go 1.13） -
Go 运行时将不需要的内存更积极地归还给操作系统，从而减少了过多的内存消耗和内存不足错误的发生几率。这使得闲置内存消耗减少了多达 20%。（Go 1.13 和 1.14）
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在许多情况下，Go 运行时能够更及时地抢占 goroutine，将“停止世界”的延迟最多降低 90%。在此处观看 Gophercon 2020 的演讲。（Go 1.14）
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Go 运行时比以前更有效地管理计时器，尤其是在拥有大量 CPU 核心的机器上。（Go 1.14）
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使用
defer语句延迟的函数调用在大多数情况下，其开销几乎与常规函数调用一样低。在此处观看 Gophercon 2020 的演讲。（Go 1.14） -
内存分配器的慢路径与 CPU 核心的结合度更好，扩展性更好，在高度并行的程序中，吞吐量最多提高 10%，尾部延迟最多降低 30%。（Go 1.14 和 1.15）
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现在可以通过更细粒度、更灵活、更高效的 API，即 runtime/metrics 包来访问 Go 内存统计信息。这使得获取运行时统计信息的延迟降低了两个数量级（从毫秒降至微秒）。（Go 1.16）
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Go 调度器花费在寻找新工作上的 CPU 时间最多减少 30%。（Go 1.17）
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在 amd64、arm64 和 ppc64 上，Go 代码现在遵循基于寄存器的调用约定，CPU 效率最多提高 15%。（Go 1.17 和 Go 1.18）
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Go GC 的内部计数和调度进行了重新设计，解决了与效率和健壮性相关的各种长期存在的问题。这使得在 goroutine 堆栈占内存很大一部分的应用程序中，应用程序尾部延迟显著降低（最多 66%）。（Go 1.18）
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Go GC 现在限制了在应用程序空闲时自身的 CPU 使用量。这使得在非常空闲的应用程序中，GC 周期期间的 CPU 利用率降低了 75%，从而减少了可能导致作业调度器混淆的 CPU 峰值。（Go 1.19）
这些更改对用户来说大部分是不可见的：他们喜欢的 Go 代码通过升级 Go 版本就能运行得更好。
一个新配置项
Go 1.19 带来了一项长期请求的功能，该功能需要一些额外的操作才能使用，但具有巨大的潜力：Go 运行时的软内存限制。
多年来，Go GC 只有一个调整参数：GOGC。GOGC 允许用户调整Go GC 造成的 CPU 开销和内存开销之间的权衡。多年来，这个“配置项”很好地服务了 Go 社区，涵盖了各种各样的用例。
Go 运行时团队一直不愿向 Go 运行时添加新的配置项，这并非没有原因：每一个新的配置项都代表着配置空间中一个新的维度，我们需要对其进行测试和维护，并且可能需要永远如此。此外，配置项的泛滥也给 Go 开发人员带来了理解和有效使用它们的负担，而配置项越多，这种负担就越重。因此，Go 运行时一直倾向于在最少的配置下也能表现良好。
那么，为什么要添加内存限制配置项呢？
内存不像 CPU 时间那样可以随意替换。CPU 时间，如果你稍等片刻，未来总会有更多的。但内存是有限的。
内存限制解决了两个问题。
首先，当应用程序的峰值内存使用不可预测时，仅靠 GOGC 几乎无法防止内存耗尽。仅使用 GOGC，Go 运行时根本不知道它有多少可用的内存。设置内存限制可以使运行时能够应对短暂的、可恢复的负载峰值，因为它知道何时需要更努力地工作以减少内存开销。
其次，为了在不使用内存限制的情况下避免内存不足错误，必须根据峰值内存来调整 GOGC，从而导致更高的 GC CPU 开销以维持较低的内存开销，即使在应用程序未达到峰值内存使用且有大量内存可用时也是如此。这在我们容器化的世界中尤其重要，程序被放置在具有特定和隔离内存限制的盒子中；我们应该充分利用它们！通过提供应对负载峰值的保护，设置内存限制可以使 GOGC 在 CPU 开销方面进行更积极的调整。
内存限制的设计易于采用且健壮。例如，它限制的是应用程序 Go 部分的整体内存占用，而不仅仅是 Go 堆，因此用户不必担心计算 Go 运行时的开销。运行时还会根据内存限制调整其内存回收策略，从而更积极地响应内存压力，将内存归还给操作系统。
但是，虽然内存限制是一个强大的工具，但仍需谨慎使用。一个主要的警告是，它可能会使你的程序面临 GC 抖动：即程序花费过多时间运行 GC，导致无法进行有意义的进展。例如，如果内存限制设置得太低，不足以满足程序实际需要的内存量，Go 程序可能会出现抖动。这在以前不太可能发生，除非 GOGC 被明确地大大倾向于内存使用。我们选择优先耗尽内存而不是出现抖动，因此作为一种缓解措施，运行时会将 GC 限制在总 CPU 时间的 50%，即使这意味着超过内存限制。
所有这些都需要仔细考虑，因此作为这项工作的一部分，我们发布了一个全新的 GC 指南，其中包含交互式可视化，帮助您理解 GC 的成本以及如何对其进行调整。
结论
试试内存限制！在生产环境中使用它！阅读GC 指南！
我们一直在寻求关于如何改进 Go 的反馈，同时也很乐意听到它对您来说就是好用的情况。给我们发送反馈！
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