Go pprof内存指标的核心含义与多场景案例分析

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最近组内一些Go服务碰到内存相关的问题，所以今天抽时间看了下Go pprof内存指标的含义，为后续查问题做准备。

内容主要来自于Go代码中对这些字段的注释，加自己的理解。理解不对的地方欢迎指正。

// https://github.com/golang/go/blob/master/src/runtime/mstats.go#L150

// 总共从OS申请的字节数
// 是下面各种XxxSys指标的总和。包含运行时的heap、stack和其他内部数据结构的总和。
// 它是虚拟内存空间。不一定全部映射成了物理内存。
Sys

// 见`Sys`
HeapSys

// 还在使用的对象，以及不使用还没被GC释放的对象的字节数
// 平时应该平缓，gc时可能出现锯齿
HeapAlloc

// 正在使用的对象字节数。
// 有个细节是，如果一个span中可包含多个object，只要一个object在使用，那么算的是整个span。
// `HeapInuse` - `HeapAlloc`是GC中保留，可以快速被使用的内存。
HeapInuse

// 已归还给OS的内存。没被堆再次申请的内存。
HeapReleased

// 没被使用的span的字节数。
// 这部分内存可以被归还给OS，并且还包含了`HeapReleased`。
// 可以被再次申请，甚至作为栈内存使用。
// `HeapIdle` - `HeapReleased`即GC保留的。
HeapIdle

/// ---

// 和`HeapAlloc`一样
Alloc

// 累计的`Alloc`
// 累计的意思是随程序启动后一直累加增长，永远不会下降。
TotalAlloc

// 没什么卵用
Lookups = 0

// 累计分配的堆对象数
Mallocs

// 累计释放的堆对象数
Frees

// 存活的对象数。见`HeapAlloc`
// HeapObjects = `Mallocs` - `Frees`
HeapObjects

// ---
// 下面的XxxInuse中的Inuse的含义，和XxxSys中的Sys的含义，基本和`HeapInuse`和`HeapSys`是一样的
// 没有XxxIdle，是因为都包含在`HeapIdle`里了

// StackSys基本就等于StackInuse，再加上系统线程级别的栈内存
Stack = StackInuse / StackSys

// 为MSpan结构体使用的内存
MSpan = MSpanInuse / MSpanSys

// 为MCache结构体使用的内存
MCache = MCacheInuse / MCacheSys

// 下面几个都是底层内部数据结构用到的XxxSys的内存统计
BuckHashSys
GCSys
OtherSys

// ---
// 下面是跟GC相关的

// 下次GC的触发阈值，当HeapAlloc达到这个值就要GC了
NextGC

// 最近一次GC的unix时间戳
LastGC

// 每个周期中GC的开始unix时间戳和结束unix时间戳
// 一个周期可能有0次GC，也可能有多次GC，如果是多次，只记录最后一个
PauseNs
PauseEnd

// GC次数
NumGC

// 应用程序强制GC的次数
NumForcedGC

// GC总共占用的CPU资源。在0~1之间
GCCPUFraction

// 没被使用，忽略就好
DebugGC

查看方式

// 方式一
import "runtime"

var m runtime.MemStats
runtime.ReadMemStats(&m)
// 方式二
import _ "net/http/pprof"
import "net/http"
http.ListenAndServe("0.0.0.0:10001", nil)
// http://127.0.0.1:10001/debug/pprof/heap?debug=1

下面随便找个服务来练手。

Top查看程序的 VIRT 约为2.4G， RES 约为1.7G。

使用web pprof观察到的指标，可以对应着前文说的含义看看。

# Sys = 1842916040 ~1.7G
# HeapSys = 1711013888 ~1.6G
# HeapInuse = 1237483520 ~1.18G
# HeapAlloc = 1195472528 ~1.14G
HeapInuse - HeapAlloc = 40M
# HeapIdle = 473530368 ~451M
# HeapReleased = 61063168 ~58.2M
HeapIdle - HeapReleased = 393M

# Alloc = 1195472528 ~1.14G
# TotalAlloc = 426616278424 ~397.3G

# Lookups = 0
# Mallocs = 2907819388 ~29亿对象数
# Frees = 2901808898 ~29亿对象数
# HeapObjects = 6010490 ~601万对象数

# Stack = 33390592 / 33390592 ~31.8M / 31.8M
# MSpan = 13542744 / 19906560 ~12.9M / 18.9M
# MCache = 55552 / 65536
# BuckHashSys = 2371870
# GCSys = 69398992
# OtherSys = 6768602