Runtime & Memory

Go занимает уникальную нишу между интерпретируемыми языками с VM и классическими compiled языками. Это не Java с JIT и не C с прямым маппингом на железо — Go компилируется в нативный код, но при этом включает runtime, который работает вместе с вашим кодом.

Понимание runtime критично для Senior разработчика по нескольким причинам:

• Диагностика проблем с latency требует понимания GC pauses
• Оптимизация throughput невозможна без знания escape analysis
• Debugging race conditions упирается в понимание scheduler

Архитектура Go Runtime

┌───────────────────────────────────────────────────────────────┐
│                        Go Program                             │
│              (ваш код + стандартная библиотека)               │
├───────────────────────────────────────────────────────────────┤
│                        Go Runtime                             │
│  ┌─────────────────┐  ┌─────────────────┐  ┌───────────────┐  │
│  │    Scheduler    │  │     Memory      │  │    System     │  │
│  │     (GMP)       │  │   Management    │  │   Services    │  │
│  │                 │  │                 │  │               │  │
│  │  • G-M-P model  │  │  • Allocator    │  │  • netpoll    │  │
│  │  • Work stealing│  │  • GC           │  │  • timers     │  │
│  │  • Preemption   │  │  • Stack growth │  │  • signals    │  │
│  └─────────────────┘  └─────────────────┘  └───────────────┘  │
├───────────────────────────────────────────────────────────────┤
│                    OS Abstraction Layer                       │
│          (syscall wrappers, platform-specific code)           │
├───────────────────────────────────────────────────────────────┤
│                   OS (Linux/Darwin/Windows)                   │
└───────────────────────────────────────────────────────────────┘

Runtime линкуется статически в каждый Go бинарник. Это объясняет, почему даже "Hello, World" на Go весит ~2MB — туда включён весь runtime.

Что находится в runtime/

Код runtime — это ~150k строк Go + ассемблер. Ключевые файлы:

Файл	Назначение
proc.go	Scheduler, G-M-P логика
malloc.go	Memory allocator
mgc.go	Garbage collector
stack.go	Stack growth/shrink
netpoll_*.go	Platform-specific network polling
runtime2.go	Основные структуры данных (g, m, p)

Ключевые константы Runtime

Параметр	Значение (Go 1.25)	Описание
Начальный размер стека	2 KB	_StackMin в stack.go
Максимальный размер стека	1 GB (64-bit)	maxstacksize
GOMAXPROCS default	runtime.NumCPU()	Количество P
GOGC default	100	GC срабатывает при росте heap на 100%
GOMEMLIMIT	unlimited	Soft memory limit (Go 1.19+)
Минимальный heap size	4 MB	heapMinimum

Практический совет

GOMAXPROCS автоматически определяет CPU limit в контейнерах начиная с Go 1.25. До этого использовали go.uber.org/automaxprocs.

Темы раздела

GMP Scheduler

Как Go исполняет миллионы горутин на ограниченном числе OS threads.

• G (Goroutine) — легковесная единица исполнения
• M (Machine) — OS thread
• P (Processor) — контекст с local run queue

Понимание GMP объясняет, почему GOMAXPROCS=1 не означает однопоточность, как работает work stealing, и почему горутина может выполняться на разных M.

Garbage Collector

Tri-color concurrent mark & sweep с sub-millisecond STW pauses.

Go GC оптимизирован для latency, а не throughput. Это означает:

• Больше CPU на GC по сравнению с generational collectors
• Предсказуемые паузы (обычно <1ms)
• Нет поколений — все объекты сканируются

Ключевые механизмы: write barrier, GC pacing, concurrent marking.

Stack vs Heap

Escape analysis и оптимизация аллокаций.

Компилятор Go решает, где разместить переменную — на стеке или в heap. Это решение критично влияет на производительность:

• Stack allocation: ~1-2 ns, автоматическое освобождение
• Heap allocation: ~25-50 ns + нагрузка на GC

Runtime в действии

// Запуск goroutine проходит через runtime
go func() {
    // newproc() → создание g → помещение в run queue
}()

// Аллокация памяти — через runtime allocator
slice := make([]byte, 1024)
// mallocgc() → выбор size class → выделение из mcache/mcentral/mheap

// Системный вызов — runtime знает о нём
file, _ := os.Open("file.txt")
// entersyscall() → M освобождает P → P может взять другую G

Инструменты диагностики

# Scheduler tracing
GODEBUG=schedtrace=1000 ./app

# GC tracing
GODEBUG=gctrace=1 ./app

# Memory stats
go tool pprof -alloc_space http://localhost:6060/debug/pprof/heap

# Escape analysis (при сборке)
go build -gcflags="-m -m" ./...

Дальнейшее чтение

• runtime package documentation
• Go scheduler design doc
• GC design doc
• Исходники: $GOROOT/src/runtime/