TCMalloc 内存分配

虚拟内存技术

物理内存：实际通过物理内存而获得的内存空间

虚拟内存：与物理内存相反,是指根据系统需要从硬盘中虚拟的划出一部分存储空间

而虚拟内存技术就是对内存的一种抽象，有了这层抽象之后，程序运行进程的总大小可以超过实际可用的物理内存大小，每个进程都有自己的独立虚拟地址空间，然后通过CPU和MMU把虚拟内存地址转换为实际物理地址。

TCMalloc内存分配算法简述

TCMalloc全称是Thread Cache Malloc,是google为C语言开发的内存分配算法，是Go内存分配的起源。我们对它做个简单的了解，看看它的核心思想和几个重要概念，更能帮助我们理解Go内存分配和TCMalloc的相似和不同的地方。

核心思想

TCMalloc内存分配算法的核心思想是把内存分为多级管理，从而降低锁的粒度，它将可用的堆内存采用二级分配的方式进行管理，每个线程都会自行维护一个独立的线程内存池，进行内存分配时优先从该线程内存池中分配, 当线程内存池不足时才会向全局内存池申请，以避免不同线程对全局内存池的频繁竞争 ,进一步的降低了内存并发访问的粒度。

TCMalloc重要概念

Page: 操作系统对内存的管理同样是以页为单位，但TCMalloc中的Page和操作系统的中页是倍数关系，x64下Page大小为8KB
Span：一组连续的Page被叫做Span，是TCMalloc内存管理的基本单位，有不同大小的Span，比如2个Page大的Span，16个Page大的Span
ThreadCache：每个线程各自的Cache，每个ThreadCache包含多个不同规格的Span链表，叫做SpanList，内存分配的时候，可以根据要分配的内存大小，快速选择不同大小的SpanList，在SpanList上选择合适的Span，每个线程都有自己的ThreadCache，所以ThreadCache是无锁访问的
CentralCache：中心Cache，所有线程共享的Cache，也是保存的SpanList，数量和ThreadCache中数量相同当ThreadCache中内存不足时，可以从CentralCache中获取当ThreadCache中内存太多时，可以放回CentralCache 由于CentralCache是线程共享的，所以它的访问需要加锁
PageHeap：堆内存的抽象，同样当CentealCache中内存太多或太少时，都可从PageHeap中放回或获取，同样，PageHeap的访问也是需要加锁的

Go的内存分配算法是基于TCMalloc（Thread Cache malloc，线程缓存分配器）内存分配算法实现的，通过借鉴了TCmalloc的思想，开发出Go的内存分配器，核心实现在内置运行时（就是runtime）。

Go内存分配

核心思想

Go在程序启动的时候，会分配一块连续的内存（注意这时还只是一段虚拟的地址空间，并不会真正地分配内存），切成小块后自己进行管理，对内存的分配遵循以下思想。