CodeFest 2012. Иванов В. — G1: новый сборщик мусора в HotSpot JVM
Download as PPTX, PDF2 likes998 views
Документ представляет обзор сборки мусора в Java, сосредоточенный на Garbage-First (G1) сборщике. Он описывает архитектуру G1, методы управления различными поколениями объектов и их сборку, а также производительность различных подходов сбора мусора. В заключение рассматриваются рекомендации по выбору и настройке G1 для достижения оптимальной производительности.
![Барьер на запись
• Код, исполняемый при изменении значения поля
объекта с указателем
• Специфичен для каждого GC
• Абсолютно прозрачен для приложения
• Исполняется интерпретатором / генерируется JIT-компилятором
• Пример (для обновления card table):
a.f = x; a.f = x;
card_table[index_for(&a.f)] = DIRTY_VALUE;
23 Copyright © 2012, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.](https://image.slidesharecdn.com/g1novosibirsk-120411085616-phpapp01/85/CodeFest-2012-G1-HotSpot-JVM-23-320.jpg)
CodeFest 2012. Иванов В. — G1: новый сборщик мусора в HotSpot JVM
- 1. 1 Copyright © 2012, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
- 2. G1GC: Garbage-First Garbage Collector Владимир Иванов Oracle Corporation 2 Copyright © 2012, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved. vladimir.x.ivanov@oracle.com
- 3. Содержание • Основы сборки мусора • G1: обзор архитектуры • Миграция на G1 3 Copyright © 2012, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
- 4. GC == Сборка мусора • Находит и освобождает место, занимаемое ненужными объектами • Объекты вне транзитивного замыкания, включающего roots (стеки потоков, статические поля классов и т.д.) • Автоматическая и безопасная • Проще, если граф объектов “заморожен” • Stop-the-world (STW) паузы • Возможны различные подходы • c дефрагментацией или без • Алгоритмы: copying, mark-sweep, mark-compact, ... • Аллокация: linear, free lists, ... 4 Copyright © 2012, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
- 5. Сборка мусора: до Runtime Heap Stack A C G K D H B E I L F J M 5 Copyright © 2012, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
- 6. Сборка мусора: после Runtime Heap Stack A C G K D H B E I L F J M 6 Copyright © 2012, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
- 7. Сборка мусора с поколениями • Слабая гипотеза о поколениях • Большинство объектов временные • Старые объекты редко ссылаются на молодые • Молодые и старые объекты содержатся отдельно • В пространствах, называемых “поколения” (generations) • Возможны разные алгоритмы для молодого и старого поколения • Mолодое поколение можно собирать отдельно от старого 7 Copyright © 2012, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
- 8. Сборка мусора с поколениями Создание объекта Необходимо отслеживать ссылки Молодое поколение Перемещение объекта Старшее поколение 8 Copyright © 2012, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
- 9. Структура молодого поколения 9 Copyright © 2012, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
- 10. Молодое поколение: сборка мусора 10 Copyright © 2012, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
- 11. Молодое поколение: сборка мусора 11 Copyright © 2012, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
- 12. Содержание • Основы сборки мусора • G1: обзор архитектуры • Миграция на G1 12 Copyright © 2012, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
- 13. Garbage-First GC (G1) • Фоновый и параллельный • Высокая предсказуемость работы • Сборщик мусора с поколениями, но … • «Куча» состоит из регионов • Нет физического разделения между молодым и старым поколением • Принадлежность регионов определяется динамически • Для каждого региона известно где находятся объекты, ссылающиеся на него • “Remembered Set” • Позволяет собирать регионы независимо 13 Copyright © 2012, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
- 14. G1: Структура «кучи» • Разбита на регионы • Фиксированного размера • 1MB-32MB 14 Copyright © 2012, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
- 15. G1: Структура «кучи» • Молодое поколение • Набор регионов E E • Eden S • Survivor E E • Выбираются динамически S E E 15 Copyright © 2012, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
- 16. G1: Структура «кучи» • Старое поколение • Набор регионов E E • Выбираются динамически S E E S E E 16 Copyright © 2012, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
- 17. G1: Структура «кучи» H • Большие объекты • Не помещается в регион E E • Называются “humongous” S • Находятся в наборе E E смежных регионов S E H E H 17 Copyright © 2012, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
- 18. G1: Структура «кучи» H • Collection Set • Регионы, в которых будет происходить GC S • Все молодое поколение • Некоторые регионы из старшего поколения S • Фоновая маркировка определяет наиболее H подходящие H 18 Copyright © 2012, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
- 19. G1: Структура «кучи» H • Сборка • Копирование объектов в регионы, помеченные как S часть «To»-пространства • Survivor-регионы • Регионы из старшего S поколения H H S 19 Copyright © 2012, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
- 20. G1: Структура «кучи» H • Reclamation • From-space larger than to- space (hopefully!) • Compaction via copying H H S 20 Copyright © 2012, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
- 21. G1: Структура «кучи» H • RSet == Remembered Set • Информация о местонахождении ссылок на регион • Позволяет собирать регионы RS независимо • RSet поддерживается H • Из старого в молодое поколение RS • Между регионами в старом E поколении H S 21 Copyright © 2012, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
- 22. G1: Фоновая маркировка • Периодически все живые объекты в куче помечаются • обновляет информацию о достижимости по регионам • автоматически освобождает регионы без живых объектов • разбивает циклические зависимости среди недостижимых объектов • Параллельная и фоновая • Стартует автоматически по достижении пороговой занятости «кучи» 22 Copyright © 2012, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
- 23. Барьер на запись • Код, исполняемый при изменении значения поля объекта с указателем • Специфичен для каждого GC • Абсолютно прозрачен для приложения • Исполняется интерпретатором / генерируется JIT-компилятором • Пример (для обновления card table): a.f = x; a.f = x; card_table[index_for(&a.f)] = DIRTY_VALUE; 23 Copyright © 2012, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
- 24. G1: Барьеры на запись • 2 типа • Pre-barrier • Сохраняет старое значение поля • Поддерживается корректность фоновой маркировки • SATB (Snapshot-At-The-Beginning) • Post-barrier • Поддержка актуальности RSet • Результат сохраняется в буферы, локальные для потока • В процессе фоновой сборки происходит обработка 24 Copyright © 2012, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
- 25. G1: Как включить? • -XX:+UseG1GC • -Xms/-Xmx • Задаваемые цели на длительность и частоту пауз • -XX:MaxGCPauseMillis=<num> • -XX:GCPauseIntervalMillis=<num> 25 Copyright © 2012, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
- 26. Содержание • Основы сборки мусора • G1: обзор архитектуры • Миграция на G1 26 Copyright © 2012, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
- 27. GCs в Hotspot JVM GC Framework GC Interface Parallel / Serial Parallel Serial Parallel Concurrent Young DefNew ParNew PScavenge Gen Old Tenured CMS PSOld PSParOld Gen Whole G1 Heap 27 Copyright © 2012, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
- 28. GC в Hotspot JVM • SerialGC • последовательная сборка молодого и старого поколений • ParallelGC • максимальный throughput • параллельная сборка молодого и старого поколений • CMS • предсказуемость • по возможности, сборка мусора в фоновом режиме • G1 • предсказуемость • слабо подвержен фрагментации 28 Copyright © 2012, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
- 29. Производительность GC • 3 характеристики • Throughput • Объем вычислительных ресурсов, затрачиваемых на GC • Предсказуемость • На какое время прерывается работа приложения • Footprint • Объем используемой памяти 29 Copyright © 2012, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
- 30. Производительность GC Throughput Latency Footprint = 30 Copyright © 2012, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
- 31. Чем хорош Stop-The-World GC? • Проще всего определять достижимость объектов • Граф объектов «заморожен» • Проще всего перемещать объекты в «куче» • В процессе сборки, «куча» может находиться в некорректном состоянии • Но: • Приложение останавливается на все время сборки • зависит от размера «кучи» / объема живых объектов 31 Copyright © 2012, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
- 32. Инкрементальная сборка • Попытка уменьшить паузы, вызванные GC, за счет • Большего количества коротких пауз • Фоновая сборка • Требуется синхронизировать работу GC с приложением • Барьеры на чтение/запись 32 Copyright © 2012, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
- 33. Предсказуемость vs Throughput • STW • Продолжительные паузы • … но никакой лишней нагрузки для потоков приложения • Максимальный throughput • Инкрементальная сборка • Короткие паузы • Лишняя нагруза в потоках приложения • Минимальные паузы за счет снижения throughput • “Über GC” не существует 33 Copyright © 2012, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
- 34. G1 рекомендуется, если… • Нужна хорошая производительность • Минимальная настройка • Размер «кучи» >2-4Gb • Занятость «кучи» >50% • Продолжительность пауз (<0.5-1s) • Скорость создания объектов серьезно варьируется • Фрагментация «кучи» 34 Copyright © 2012, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
- 35. G1 НЕ рекомендуется, если • Приложение уже работает надежно без серьезных проблем с производительностью • “If it isn't broken, don't fix it!” • Жесткие требования на паузы <100мс 35 Copyright © 2012, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
- 36. Как выбирать GC? 1. ParallelGC Паузы не устраивают 2. G1 Подходит? Да! DONE! Паузы все еще не устраивают «Куча» <2Gb 3. CMS 36 Copyright © 2012, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
- 37. Q&A 37 Copyright © 2012, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
- 38. 38 Copyright © 2012, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
- 39. 39 Copyright © 2012, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.