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Go内存统计
Go提供了运行进内存统计的方法，其实现在runtime/mstats.go文件中。go内存统计的作用有：
- Go内存实时监控
- 内存dump时，统计内存相关信息
- Go GC时，统计GC相关的信息
- 应用调试时分析内存分配等
Go中的内存统计信息结构有两个，分别是mstats和MemStats，详细信息如下：
mstats
// 统计信息。
// 如果您编辑此结构，请同时在下面编辑MemStats类型。它们的布局必须完全匹配。
//
// 有关详细说明，请参阅MemStats文档。与MemStats不同的字段将在此处进一步记录。
//
// 这些字段中的许多都是动态更新的，而其他字段仅在调用updatememstats时才更新。
type mstats struct {
// 一般统计。
alloc uint64 // 已分配但尚未释放的字节
total_alloc uint64 // 分配的字节（即使已释放）
sys uint64 // 从系统获得的字节（应为以下xxx_sys的总和，无锁定，近似值）
nlookup uint64 // 指针查找数（未使用）
nmalloc uint64 // malloc的次数
nfree uint64 // 释放的次数
// 有关malloc堆的统计信息。
// 原子更新，或者全局停顿。
//
// 与MemStats一样，heap_sys和heap_inuse不会在手动管理的范围内计算内存。
heap_alloc uint64 // 已分配但尚未释放的字节（与上面的alloc相同）
heap_sys uint64 // 从系统获得的用于GC堆的虚拟地址空间
heap_idle uint64 // 空闲跨度（span）中的字节
heap_inuse uint64 // mSpanInUse跨度（span）中的字节
heap_released uint64 // 释放到操作系统的字节
// 运行时不直接使用heap_objects，而是由updatememstats动态计算。
heap_objects uint64 // 分配的对象总数
// 有关低级别固定大小结构分配的统计信息。
// 受FixAlloc锁保护。
stacks_inuse uint64 // 手动管理的堆栈跨度中的字节； 自动更新或在STW期间更新
stacks_sys uint64 // 仅在mstats中计算newosproc0堆栈； 与MemStats.StackSys不同
mspan_inuse uint64 // mspan结构
mspan_sys uint64
mcache_inuse uint64 // mcache结构
mcache_sys uint64
buckhash_sys uint64 // 分析存储桶哈希表
gc_sys uint64 // 自动更新或在STW期间更新
other_sys uint64 // 自动更新或在STW期间更新
// 有关垃圾收集器的统计信息。
//在GC期间受mheap保护或全局停机。
next_gc uint64 // 下一个GC何时结束的目标heap_live； ^0（如果禁用）
last_gc_unix uint64 // 最后一次gc（Unix时间）
pause_total_ns uint64
pause_ns [256]uint64 // 最近gc暂停长度的循环缓冲区
pause_end [256]uint64 // 最近gc结束时间的循环缓冲区（自1970年以来的纳秒）
numgc uint32
numforcedgc uint32 // 用户强制GC的数量
gc_cpu_fraction float64 // GC使用的CPU时间的一部分
enablegc bool
debuggc bool
// 有关分配大小类的统计信息。
by_size [_NumSizeClasses]struct {
size uint32
nmalloc uint64
nfree uint64
}
// 下面的统计信息不会直接导出到MemStats。
last_gc_nanotime uint64 // 最后gc（单调时间）
tinyallocs uint64 // 不会导致实际分配的微小分配的数量； 没有直接导出到go
last_next_gc uint64 // 上一个GC：next_gc
last_heap_inuse uint64 // 前一个GC的标记终止处的heap_inuse
// triggerRatio是触发标记的堆增长比率。
//
// 例如，如果该值为0.6，则当活动堆达到上一个周期标记的堆大小的1.6倍时，GC应该启动。
// 该值应≤GOGC/100，以便触发器堆大小小于目标堆大小。这是在标记终止期间为下一个循环的触发设置的。
triggerRatio float64
//
// gc_trigger是触发标记的堆大小。
//
// 当heap_live≥gc_trigger时，标记阶段将开始。
// 这也是必须完成比例扫描的堆大小。
//
// 这是在标记终止期间为下一个循环的触发器从triggerRatio计算的。
gc_trigger uint64
// heap_live是GC认为存活的字节数。
// 即：由最近的GC保留，此后再分配。 heap_live <= heap_alloc，
// 因为heap_alloc包括尚未被清除的未标记对象（因此在我们分配时上升，而在扫描时下降），
// 而heap_live排除这些对象（因此仅在GC之间上升）。
//
// 这是自动更新的，没有锁定。为了减少争用，仅当从一个mcentrol获得一个跨度(span)时才更新该争用，
// 此时，它会计算该跨度中所有未分配的槽位（在该mcache从该mcentrol获取另一个跨度之前将对其进行分配）。
// 因此，它稍微高估了“真实”活动堆的大小。最好高估而不是低估，因为
// 1）触发GC的时间比必要的要早，而不是可能太晚；
// 2）导致保守的GC速率，而不是可能太低的GC速率。
//
// 读取应该同样是原子的（或在STW期间）。
//
// 每当更新时，都调用traceHeapAlloc()和gcController.revise()。
heap_live uint64
// heap_scan是“可扫描”堆的字节数。这是活动堆（由heap_live计算），
// 但是省略了非扫描对象和对象的非扫描尾部。
//
// 每当更新时，都调用gcController.revise()。
heap_scan uint64
// heap_marked是前一个GC标记的字节数。标记终止后，heap_live == heap_marked，
// 但是与heap_live不同，heap_marked直到下一个标记终止才更改。
heap_marked uint64
}
MemStats
// MemStats记录有关内存分配器的统计信息。
type MemStats struct {
// 常规统计信息。
// Alloc是分配的堆对象的字节。
//
// 这与HeapAlloc相同（请参见下文）。
Alloc uint64
// TotalAlloc是分配给堆对象的累积字节。
//
// TotalAlloc随着分配堆对象而增加，但是与Alloc和HeapAlloc不同，释放对象时它不会减少。
TotalAlloc uint64
// Sys是从OS获得的内存的总字节数。
//
// Sys是以下XSys字段的总和。 Sys衡量Go运行时为堆，栈和其他内部数据结构保留的虚拟地址空间。
// 在任何给定时刻，可能并非所有虚拟地址空间都由物理内存支持，尽管通常情况下，所有虚拟地址空间都在某个时刻。
Sys uint64
// Lookups是运行时执行的指针查找的次数。
//
// 这主要用于调试运行时内部。
Lookups uint64
// Mallocs是分配的堆对象的累积计数。
// 活动对象的数量为Malloc-Frees。
Mallocs uint64
// Frees是已释放的堆对象的累积计数。
Frees uint64
// 堆内存统计信息。
//
// 解释堆统计信息需要了解Go如何组织内存。 Go将堆的虚拟地址空间划分为跨度（“span”），
// 即内存8K或更大的连续区域。跨度可能处于以下三种状态之一：
//
// “空闲”跨度（span）不包含任何对象或其他数据。支持空闲范围的物理内存可以释放回操作系统
// （但虚拟地址空间永远不会释放），也可以将其转换为“使用中”或“堆栈”跨度（span）。
//
// 一个“使用中”的跨度至少包含一个堆对象，并且可能具有可用空间来分配更多的堆对象。
//
// “堆栈”跨度用于goroutine堆栈。堆栈跨度不视为堆的一部分。跨度可以在堆和堆栈内存之间改变；永远不会同时使用它们。
//
// HeapAlloc是分配的堆对象的字节。
//
// “已分配”堆对象包括所有可访问对象，以及垃圾回收器尚未释放的不可访问对象。
// 具体来说，HeapAlloc随着分配堆对象而增加，而随着堆被清除而无法访问的对象被释放而减少。
// 清除过程在GC周期之间逐渐发生，因此这两个过程同时发生，因此HeapAlloc趋于平稳变化
// （与全局停机的垃圾收集器所采用的典型锯齿形成对比）。
HeapAlloc uint64
// HeapSys是从操作系统获得的堆内存字节。
//
// HeapSys测量为堆保留的虚拟地址空间量。这包括已保留但尚未使用的虚拟地址空间，
// 该虚拟地址空间不占用物理内存，但往往很小，以及在物理内存变得不使用后已将其
// 返回给操作系统的虚拟地址空间（请参阅HeapReleased以衡量后者）。
//
// HeapSys估计堆具有的最大大小。
HeapSys uint64
// HeapIdle是空闲（未使用）跨度中的字节。
//
// 空闲跨度中没有对象。这些范围可以（并且可能已经）返回到操作系统，
// 或者可以重新用于堆分配，或者可以重新用作栈内存。
//
// HeapIdle减去HeapReleased估计可以返回给OS的内存量，但是该内存将由运行时保留，
// 因此它可以增长堆而无需从OS请求更多内存。如果此差异明显大于堆大小，
// 则表明活动堆大小最近出现了短暂的峰值。
HeapIdle uint64
// HeapInuse是使用中的跨度中的字节。
//
// 使用中的跨度中至少包含一个对象。这些跨度只能用于大小大致相同的其他对象。
//
// HeapInuse减去HeapAlloc估计专用于特定大小类别的内存量，但当前未使用。这是碎片的上限，但是通常可以有效地重用此内存。
HeapInuse uint64
// HeapReleased是返回操作系统的物理内存字节。
//
// 这将从返回到OS且尚未为堆重新获取的span范围中计算堆内存。
HeapReleased uint64
// HeapObjects是分配的堆对象的数量。
//
// 像HeapAlloc一样，随着分配对象的增加，它会增加；而随着堆的清除和无法访问的对象的释放，这会减少。
HeapObjects uint64
// 栈内存统计信息。
//
// 栈不被视为堆的一部分，但是运行时可以将堆内存的一部分重用于栈内存，反之亦然。
// StackInuse是栈跨度中的字节。
//
// 使用中的栈跨度中至少包含一个栈。这些跨度只能用于相同大小的其他栈。
//
// 没有StackIdle，因为未使用的栈范围返回到堆中（因此计入HeapIdle）
StackInuse uint64
// StackSys是从OS获得的栈内存的字节。
//
// StackSys是StackInuse，再加上直接从OS获取的用于OS线程栈的任何内存（应该很少）。
StackSys uint64
// 堆外内存统计信息。
//
// 以下统计信息将度量未从堆内存分配的运行时内部结构（通常是因为它们是实现堆的一部分）。
// 与堆或栈内存不同，分配给这些结构的任何内存都专用于这些结构。
//
// 这些主要用于调试运行时内存开销。
// MSpanInuse是分配的mspan结构的字节。
MSpanInuse uint64
// MSpanSys是从操作系统获取的用于mspan结构的内存字节。
MSpanSys uint64
// MCacheInuse是分配的mcache结构的字节。
MCacheInuse uint64
// MCacheSys是从操作系统获取的用于mcache结构的内存字节。
MCacheSys uint64
// BuckHashSys是分析存储桶哈希表中的内存字节。
BuckHashSys uint64
// GCSys是垃圾回收元数据中的内存字节。
GCSys uint64
// OtherSys是其他堆外运行时分配中的内存字节。
OtherSys uint64
// Garbage collector statistics.
// 垃圾收集器统计信息。
// NextGC是下一个GC周期的目标堆大小。
//
// 垃圾收集器的目标是保持HeapAlloc≤NextGC。
// 在每个GC周期结束时，根据可获得的数据量和GOGC的值计算下一个周期的目标。
NextGC uint64
// LastGC是最后一次垃圾回收完成的时间，自1970年（UNIX时代）以来，以纳秒为单位。
LastGC uint64
// PauseTotalNs是自程序启动以来，GC全局停机暂停的累积纳秒。
//
// 在全局停机暂停期间，所有goroutine都将暂停并且只有垃圾收集器可以运行。
PauseTotalNs uint64
// PauseNs是最近GC全局停机暂停时间（以纳秒为单位）的循环缓冲区。
//
// 最近的暂停是在PauseNs[(NumGC+255)%56]处。通常，PauseNs[N%256]记录最近的第N%256个GC周期中暂停的时间。
// 每个GC周期可能会有多个暂停；这是一个周期中所有暂停的总和。
PauseNs [256]uint64
// PauseEnd是最近的GC暂停结束时间的循环缓冲区，自1970年（UNIX时代）以来为纳秒。
//
// 此缓冲区的填充方式与PauseNs相同。每个GC周期可能会有多个暂停；这将记录一个周期中最后一个暂停的结束。
PauseEnd [256]uint64
// NumGC是已完成的GC周期数。
NumGC uint32
// NumForcedGC是应用程序调用GC函数强制执行的GC周期数。
NumForcedGC uint32
// 自程序启动以来，GCCPUFraction是该程序使用的该程序可用CPU时间的一部分。
//
// GCCPUFraction表示为0到1之间的数字，其中0表示GC没有消耗该程序的CPU。
// 自程序启动以来，程序的可用CPU时间定义为GOMAXPROCS的整数。也就是说，
// 如果GOMAXPROCS为2且程序已运行10秒钟，则其“可用CPU”为20秒钟。
// GCCPUFraction不包括用于写屏障活动的CPU时间。
//
// 这与GODEBUG = gctrace = 1报告的CPU分数相同。
GCCPUFraction float64
// EnableGC表示已启用GC。即使GOGC = off，也总是如此
EnableGC bool
// // DebugGC当前未使用。
DebugGC bool
// BySize报告按大小分类分配的统计信息。
//
// BySize [N]给出大小为S的分配的统计信息，其中
// BySize [N-1] .Size <S≤BySize [N] .Size。
//
// 这不会报告大于BySize [60] .Size的分配。
BySize [61]struct {
// Size是此size类中对象的最大字节大小。
Size uint32
// Mallocs是在此size类中分配的堆对象的累积计数。分配的累积字节为Size * Mallocs。
// 此大小类中的活动对象数量为Mallocs-Frees。
Mallocs uint64
// Frees是在此size类中释放的堆对象的累积计数。
Frees uint64
}
}
mstats和MemStats的区别有：
- mstats供内部使用，MemStats供外部使用
- mstats和MemStats的字段大部分是对应的，从by_size(BySize)开始有差别。
使用
type Garbage struct{ a int }
func notify(f *Garbage) {
stats := &runtime.MemStats{}
runtime.ReadMemStats(stats)
bytes, _ := json.MarshalIndent(stats, "", " ")
fmt.Println(string(bytes))
go ProduceFinalizedGarbage()
}
func ProduceFinalizedGarbage() {
x := &Garbage{}
runtime.SetFinalizer(x, notify)
}
func main() {
go ProduceFinalizedGarbage()
for {
runtime.GC()
time.Sleep(10 * time.Second)
}
}
完整源码
https://github.com/Wang-Jun-Chao/go-source-read/blob/master/runtime/mstats_go.md