Что такое физическая и виртуальная память? Как с ними работает Go?

Это фундаментальные концепции управления памятью в операционных системах, критически важные для понимания производительности любого приложения, включая написанные на Go.

Физическая память (RAM)
Это реальные аппаратные чипы памяти на материнской плате. Она имеет ограниченный объем и напрямую доступна процессору через физические адреса. Это самый быстрый тип памяти, доступный системе (не считая кэшей процессора).

Виртуальная память
Это абстракция, которую операционная система (ОС) предоставляет каждому процессу. Каждый процесс получает собственное непрерывное адресное пространство, которое не зависит от других процессов и реального расположения данных в RAM.

Ключевые отличия и взаимодействие:

1. Изоляция: Виртуальная память изолирует процессы друг от друга. Один процесс не может напрямую получить доступ к памяти другого.
2. Гибкость: ОС отображает (маппит) страницы виртуальной памяти на страницы физической памяти. Это позволяет эффективно управлять RAM.
3. Своппинг (Swapping): Если физической памяти не хватает, ОС может выгружать неиспользуемые страницы памяти на диск (в swap-файл) и загружать их обратно при необходимости. Это замедляет работу, но позволяет запускать программы, требующие больше памяти, чем есть в RAM.

Память в Go
Приложение на Go, как и любой другой процесс, работает в своем виртуальном адресном пространстве. Go runtime запрашивает у ОС большие участки памяти и управляет ими самостоятельно, выделяя небольшие фрагменты для горутин, объектов в куче и т.д.

Пакет runtime позволяет получить статистику по использованию памяти внутри Go-приложения, а не по всей системе:

package main

import (
    "fmt"
    "runtime"
)

func main() {
    var m runtime.MemStats
    runtime.ReadMemStats(&m)

    // Alloc — байт памяти, выделенных для объектов в куче.
    // Это память, которой управляет Garbage Collector.
    fmt.Printf("Alloc = %v MiBn", m.Alloc / 1024 / 1024)

    // Sys — общая память, полученная от ОС.
    // Включает в себя стек, кучу и другие системные нужды.
    // Это наиболее близкий показатель к тому, что вы увидите в `top` или диспетчере задач.
    fmt.Printf("Total OS Memory (Sys) = %v MiBn", m.Sys / 1024 / 1024)
}

Таким образом, Go-программист в основном имеет дело с виртуальной памятью, управляемой рантаймом Go, а ОС отвечает за ее отображение на физическую память.