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Golang のガベージコレクションのメカニズムとそのパラメーターを紹介する記事

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リリース： 2023-04-27 14:45:36

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Golang は、効率的なメモリ管理を含む一連の優れた機能を備えた非常に人気のあるプログラミング言語です。 Golang では、ガベージコレクション (GC) を使用してメモリ管理を実装し、開発者がメモリリークなどの問題を回避し、利用可能なリソースを最大限に活用できるようにします。

ただし、デフォルトでは、Golang のガベージコレクションメカニズムはすべてのシナリオに完全に適しているわけではありません。特に大規模なアプリケーションでは、ガベージコレクションメカニズムのパフォーマンスと効率が大きな影響を受ける可能性があります。ガベージコレクションの効率と応答時間を向上させるために、Golang では、開発者がさまざまなシナリオに適応する一連の設定を通じてガベージコレクションメカニズムを調整できるようにしています。

この記事では、Golang のガベージコレクションのメカニズムとそのパラメーター、およびガベージコレクションのパラメーターの設定方法を紹介します。

ガベージコレクションのメカニズム

ガベージコレクションとは、プログラムで使用されなくなったメモリブロックを自動的にスキャンし、プログラムの実行中にメモリを解放することを指します。 Golang のガベージコレクションメカニズムには主に次の特徴があります。

ガベージコレクターは定期的に実行されます。ヒープ内のオブジェクトの数が特定のしきい値に達すると、ガベージコレクターがトリガーされます。コレクターを起動するとアプリケーションの実行が停止するため、Golang は複数のガベージコレクターが交互に実行されるように設計し、単一のガベージコレクターの作業時間を短縮することでアプリケーションの一時停止時間を短縮しました。
Golang のガベージコレクターは、リサイクルのために同時マーキングを使用します。ヒープメモリをスキャンするプロセス中、複数のスレッドを使用してヒープメモリにマークを付け、リサイクルし、効率を向上させます。
ガベージコレクターは、アプリケーションの忙しい瞬間に一時停止するように設計されています。 Golang のガベージコレクターは、重要な時点でガベージコレクションを回避するように構成できます。

ガベージコレクションパラメーター

Golang は、さまざまなシナリオに適応するようにガベージコレクションメカニズムの動作を調整するために使用できる一連のガベージコレクションパラメーターを提供します。以下にこれらのパラメータを紹介しましょう。

GOGC

GOGC パラメーターは、ガベージコレクションのトリガー時間を制御するために使用されます。これは、高速割り当てサイクルの後、ガベージコレクターを実行するためにアプリケーションをいつ一時停止するかを指定します。デフォルトでは、GOGC パラメータの値は 100 です。これは、プログラム内のライブオブジェクトとガベージオブジェクトの比率が 100% に達すると、クリーニングのためにガベージコレクタが開始されることを意味します。

この比率は、さまざまなシナリオに適応するように GOGC の値を設定することで調整できます。たとえば、GOGC=50 が設定されている場合、ヒープ上のアクティブなオブジェクトの割合が 50% に達すると、ガベージコレクターがトリガーされます。 GOGC の値を増やすと GC の数を減らし、CPU 使用率を減らすことができますが、ヒープメモリの増大が速くなり、メモリリークが発生する可能性が高くなります。

GODEBUG

GODEBUG は、Golang ランタイムのデバッグパラメーターを制御するために使用できる環境変数です。 GODEBUG を設定すると、開発者はガベージコレクションのパラメータをカスタマイズできます。例:

GODEBUG="gctrace=1": ガベージコレクションがトリガーされたときに、ガベージコレクションメカニズムの開始を含むランタイム情報を記録できます。 . 時刻と終了時刻、およびガベージコレクターコードを実行しているスレッドを示します。
GODEBUG="gcstoptheworld=1": ガベージコレクターを実行する他のコルーチンの実行を停止します。

GC 関連関数

Golang では、ランタイムパッケージによって提供されるランタイム/デバッグ名前空間を使用して、一部の gc 関連関数を公開できます。開発者はこれらの関数を使用して gc パラメータを取得および設定し、コードのパフォーマンスをさらに最適化できます。たとえば、

runtime/debug.FreeOSMemory(): GC をアクティブにトリガーし、アイドルメモリを解放します。
runtime.ReadMemStats(): 開発者がガベージコレクターを一時停止できるゴルーチンの数などの情報を表示するのに役立ちます。
runtime.SetMaxStack(): 開発者が goroutine の最大スタックサイズを変更するのに役立ちます。

ガベージコレクションパラメーターを設定する方法

Golang でガベージコレクションパラメーターを設定するには、2 つの方法を使用できます:

1. 環境変数を使用してガベージコレクションパラメーターを設定します。

開発者は、アプリケーションの起動スクリプトに環境変数を追加して、ガベージコレクションパラメーターを設定できます。例:

$ env GOGC=200 ./myapp

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これにより、GOGC パラメータ値が 200 に設定されます。この設定は起動コマンドにのみ適用され、他のコマンドには影響しません。

2. コード内のガベージコレクションパラメーターを手動で調整する

開発者は、コード内のランタイム/デバッグパッケージで提供される関数を使用して、ガベージコレクションパラメーターを調整できます。例:

import (
    "runtime/debug"
)

func main() {
    debug.SetMaxStack(1000000)
}

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これにより、ゴルーチンの最大スタックサイズが 1000000 バイトに設定されます。

パラメータを調整するとき、開発者はパラメータ値を慎重に選択する必要があることに注意してください。パラメータ設定が小さすぎるとガベージコレクションメカニズムのパフォーマンスと効率が低下し、パラメータ設定が大きすぎるとメモリリークなどの問題が発生する可能性があります。

概要

Golang は、さまざまなシナリオに適応するようにガベージコレクションメカニズムの動作を調整するための一連のガベージコレクションパラメーターを提供します。大規模なアプリケーションでは、これらのパラメーターを微調整することが、コードのパフォーマンスを最適化する重要な手段になる可能性があります。開発者は、GOGC パラメータを設定するか、GODEBUG 環境変数を使用するか、ランタイム/デバッグパッケージ内の関数を呼び出すことで、ガベージコレクタをきめ細かく制御できます。

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