Как долго длится пауза Stop-the-World (STW) в Go и как её минимизировать?

Пауза Stop-the-World (STW) в Go — это короткий период, во время которого сборщик мусора (GC) останавливает выполнение всех горутин для выполнения определённых задач, таких как сканирование глобальных переменных и стеков.

Длительность STW в современных версиях Go обычно очень мала и составляет от десятков микросекунд до нескольких миллисекунд.

Факторы, влияющие на длительность STW:

• Количество горутин: Чем больше активных горутин, тем дольше может занять сканирование их стеков.
• Размер глобальных переменных: Большое количество указателей в глобальной области видимости увеличивает время сканирования.
• Версия Go: С каждой новой версией Go команда разработчиков вносит значительные улучшения в GC, сокращая время STW. Например, в Go 1.8 появился гибридный барьер записи, который значительно сократил паузы.

Как отследить длительность STW?

Самый простой способ — использовать переменную окружения GODEBUG.

# Запуск приложения с трассировкой GC
GODEBUG=gctrace=1 ./your_app

Вывод покажет детальную статистику по каждому циклу GC, включая время пауз:

# gc 1 @0.002s 4%: 0.025+1.5+0.085 ms clock, 0.10+0/1.2/0.15+0.34 ms cpu, ...
#                  ^      ^
#                  |      |-- Время на mark termination (STW)
#                  |-- Время на mark setup (STW)

Как уменьшить влияние STW:

1. Оптимизация аллокаций: Уменьшайте количество создаваемых объектов. Используйте пулы объектов (sync.Pool) для переиспользования памяти и избегайте лишних аллокаций в горячих участках кода.
2. Настройка GC: С помощью переменной окружения GOGC можно управлять агрессивностью сборщика мусора. GOGC=200 сделает GC менее частым, но потенциально более долгим. GOGC=50 — наоборот.
3. Обновление Go: Используйте последнюю стабильную версию Go, так как в ней всегда содержатся последние оптимизации GC.
4. Уменьшение указателей: По возможности используйте структуры со значениями вместо указателей, особенно в больших срезах, чтобы уменьшить работу для сканера GC.