谷歌开源 TCMalloc，专为 C 和 C++ 定制的内存分配器
作者 | Sergio De Simone
谷歌表示，其 TCMalloc 可以代替 C 和 C++ 默认内存分配器，提供更高的扩展效率和更好的并行性支持。
为了避免误解，值得注意的是，这实际上是谷歌第二次开源其内存分配器。事实上，谷歌在 2005 年就已经提供了其内存分配器，当时是作为谷歌性能工具的一部分连同其他工具一起推出的，其中包括内存分析器、旨在确保堆一致性的堆检查器以及基于 Perl 的 ppro 配置分析器和可视化工具。尽管有这么回事，但是，谷歌使用的内部版本随着时间的推移与外部版本出现了差异，因此，现在谷歌开源了 TCMalloc 的当前版本，其包括一些改进，如每个 CPU 缓存、一定规模大小的删除、快 / 慢路径改进，等等。
该仓库是谷歌目前 TCMalloc 的实现，我们在生产中的所有 C++ 程序都在使用它。该代码仅限于内存分配器实现本身。
如前所述，TCMalloc 包括 C*alloc 族和针对 C++ 的::operator new 以及::operator delete 的实现。与 C 和 C++ 标准库提供的相应功能相比，它们提供了大量优化。例如，TCMalloc 利用固定大小的“页”从操作系统执行分配任务，从而简化了簿记过程。此外，其中一些页面专门用于特定大小的对象，如所有 16 字节的对象。在需要获取或释放内存的时候，这还带来了简化。最后，它还会缓存常用对象以提高操作速度。
TCMalloc 还通过 MallocExtension 支持遥测扩展，这对于收集堆探查结果和快照以调查内存行为很有用。
有一些配置选项可用来调试 TCMalloc 性能。特别是，我们可以定义逻辑页面大小，它们可以是 4KiB、8KiB、32KiB 或 256KiB。更大的页面将减少从操作系统请求新页面分配的可能性，从而以更大的内存消耗为代价实现更快的操作。它还可以基于每个线程或每个 CPU 来设置缓存大小，这是默认设置。最后，我们可以调整内存释放的积极程度，这也会在几个方面影响性能。
TCMalloc 架构如下图所示，在相关文档中有详细的描述：
https://github.com/google/tcmalloc/blob/master/docs/design.md
TCMalloc 只能使用谷歌内部构建系统 Bazel 来构建，对于一些使用其他构建系统的开发人员来说，这可能有点让人感觉意外。但是对 macOS、Ubuntu、Fedora 和 Windows 来说都有二进制格式的 Bazel 可用，因此，这应该不会成为主要障碍。
参考链接
https://www.infoq.com/news/2020/02/google-tc-malloc-open-source/