这是 Richard L. Hudson（Rick）在 2018 年 6 月 18 日国际内存管理研讨会上的主题演讲记录，主要内容如下：

• 摘要：Go 语言的特性、目标和用例促使重新思考整个垃圾收集栈，旅程令人振奋，介绍了 Go 语言垃圾收集的发展历程，包括开源和谷歌生产需求的推动，以及在死胡同和正确道路上的探索。
• 个人简介：Rick 以内存管理工作闻名，目前是谷歌 Go 团队成员，致力于 Go 的垃圾收集和运行时问题。

• Go 运行时与垃圾收集：

  • Go 程序有大量栈，由调度器管理，在垃圾收集安全点被抢占，通过复制栈和更新指针来管理栈大小。
  • Go 是值导向语言，注重内存布局控制和缓存局部性，有指针和提前编译系统，有两个控制垃圾收集的旋钮 GCPercent 和 MaxHeap。
  • 2014 年 Go 面临垃圾收集延迟问题，否则无法成功，其他语言也有类似问题，如 Rust 走了不同道路，Go 选择的路径是解决根本问题。
  • 最初计划做无读屏障的并发复制垃圾收集，但 2014 年短期目标是将运行时和编译器转换为 Go，避免 C 相关的问题，同时要关注延迟且性能损失小于编译器的提升，最终决定做三色并发算法，采用大小隔离跨度、在对象元数据中保留标记位和写屏障等设计。
  • 开发了 GC Pacer 来控制垃圾收集周期，通过反馈循环确定最佳开始时间，平衡标记和分配。
  • 取得了显著的成功，从 2015 年到 2017 年不断降低垃圾收集延迟，达到亚毫秒级，但 2018 年目标是将世界停止暂停时间降低到 500 微秒。

• 失败尝试：

  • 尝试过请求导向收集器（ROC），本地操作无需全局同步，但写屏障昂贵，导致缓存缺失，在一些测试中表现良好但在编译器等方面表现不佳，不是获胜方案。
  • 尝试过非移动的分代垃圾收集，写屏障总是开启，在大型堆上表现不错，但在性能基准测试中表现不佳，写屏障不够快且难以优化，同时逃逸分析使分代收集效果降低。
  • 考虑过无写屏障的卡标记，但在性能基准测试中表现一般，将写屏障从始终开启转移到垃圾收集周期中，可更灵活地控制是否进行分代垃圾收集，但未来硬件发展对其影响未知。

• 未来展望：

  • 使运行时更灵活和健壮，关注调度器以提高确定性和公平性，不增加垃圾收集 API 表面，改进逃逸分析，算法上专注于减少始终开启的屏障的使用，希望利用摩尔定律使内存比 CPU 更有价值。
  • 谷歌 Go 团队正在招聘工程师来开发和维护 Go 运行时和编译器工具链。