जीसी और बड़े ढेर: दोस्त या दुश्मन?

जिनके बारे में विवाद बेहतर है: विज्ञान और प्रौद्योगिकी के कई क्षेत्रों में मैनुअल नियंत्रण या स्वचालित संचालन किया जाता है। किसी व्यक्ति पर भरोसा करना या अभेद्य तंत्र और एल्गोरिदम को आत्मसमर्पण करना? ऐसा लगता है कि एंटरप्राइज़ समाधान बनाने की दुनिया में, तराजू फिर भी स्वचालित मेमोरी प्रबंधन की ओर झुक गया है, मुख्य रूप से पॉइंटर्स, मैनुअल मेमोरी प्रबंधन के साथ खिलवाड़ करना और एक "गलत" संकलक के कारण दिखाई देने वाले प्रत्येक बग के बाद भूरे बालों को भरना। अब कोई C / C ++ नहीं चाहता है। लेकिन विषय अभी भी मंचों पर उठते हैं, जहां मैनुअल मेमोरी प्रबंधन के कड़े पालन आत्मसमर्पण नहीं करते हैं और मानवता के प्रगतिशील हिस्से के खिलाफ लड़ाई में उनके प्रतिगामी विचारों का बचाव करते हैं। उन्हें छोड़ दो, उन्हें अकेला छोड़ दो।

स्वचालित मेमोरी प्रबंधन तंत्र के साथ सबसे अधिक उपयोग किए जाने वाले प्लेटफार्मों में से एक जावा है। लेकिन, स्वचालित मेमोरी प्रबंधन ने न केवल प्रोग्रामर की कड़ी मेहनत को आराम दिया, बल्कि इसकी कमियों का भी सामना करना पड़ा, जिन्हें अधिक से अधिक बार सामना करना पड़ता है। आधुनिक बहु-उपयोगकर्ता अनुप्रयोग जो लेनदेन की एक बड़ी धारा को संभाल सकते हैं, उन्हें महत्वपूर्ण हार्डवेयर संसाधनों की आवश्यकता होती है, जिसका आकार पहले भी कल्पना करना मुश्किल था। हालाँकि, समस्या इन संसाधनों का आकार नहीं है, तथ्य यह है कि अधिकांश आधुनिक जेवीएम में मौजूद कचरा कलेक्टर बड़ी मात्रा में मेमोरी के साथ कुशलता से काम नहीं कर सकता है।

कचरा कलेक्टर स्मृति को साफ़ करने की प्रक्रिया को स्वचालित करता है और एक बड़ी समस्या के बजाय, कई सिरदर्द की प्रोग्रामर को राहत देता है - जो कि जीसी तंत्र का उपयोग करने के लिए और कौन सा ढेर आकार सबसे इष्टतम होगा? यदि आप आवश्यकता से अधिक ढेर लगाते हैं और निरंतर "स्टॉप-द-वर्ल्ड" रुकते हैं, तो आवश्यकता से कम करें, "मेमोरी से बाहर" त्रुटियां दिखाई देंगी। यह सब इस तथ्य से जटिल है कि जैसे ही आकार में ढेर बढ़ता है, कचरा संग्रहकर्ता को मेमोरी को खाली करने और इसे डीफ़्रैग्मेन्ट करने के लिए अधिक समय की आवश्यकता होती है। यह इस तथ्य की ओर जाता है कि जब 2 - 4GB से अधिक में हीप का उपयोग किया जाता है, तो ठहराव व्यापार के लिए महत्वपूर्ण हो जाता है और कई सेकंड, या यहां तक ​​कि मिनट लगते हैं, जिसके दौरान सभी थ्रेड्स को मेमोरी सफाई प्रक्रिया पूरी होने तक इंतजार करने के लिए मजबूर किया जाता है। प्रतिक्रिया समय बढ़ता है और अस्थिर हो जाता है, थ्रूपुट कम हो जाता है - बड़े वेब पोर्टलों के लिए, इलेक्ट्रॉनिक कॉमर्स या महत्वपूर्ण व्यावसायिक-महत्वपूर्ण अनुप्रयोगों के क्षेत्र में काम करने वाली कंपनियां, यह अस्वीकार्य है।

ढेर-ए के बड़े आकार से निपटने के कई तरीके हैं, जिनमें से एक ढेर-एक क्षेत्र से परे कई दसियों या सैकड़ों उदाहरणों की तैनाती या डेटा संग्रहीत करना है। मैं इस लेख में उन पर स्पर्श नहीं करना चाहता, भविष्य की चर्चा के लिए छोड़ रहा हूं। मैं यह नोट करना चाहूंगा कि ये विधियां काफी महंगी हैं, क्योंकि वे डेवलपर्स और प्रशासकों के बहुत सारे काम को जीवन में लाने के लिए आवश्यक हैं। हम "बैसाखी" के साथ आए बिना जेवीएम के ढांचे के भीतर बने रहेंगे और उस समय, नसों और धन के समर्थन के लिए वर्कअराउंड खर्च किए जाते हैं।

यह कोई रहस्य नहीं है कि आम जेवीएम में जीसी के संचालन के कई तरीके हैं और उनमें से कुछ विशेष रूप से तथाकथित "स्टॉप-द-वर्ल्ड" को छोटा करने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं, जिसके दौरान सभी थ्रेड्स बंद हो जाते हैं। फिर भी, एक अपवाद के साथ, तकनीकी कारणों से इन ठहरावों को बाहर करना असंभव है, जिसकी मैं नीचे चर्चा करूंगा। इसका मतलब यह है कि सबसे अच्छे मामले में भी, थ्रेड्स को तब तक इंतजार करना होगा जब तक जीसी मेमोरी को साफ नहीं कर देता। अधिक से अधिक बार यह अस्वीकार्य हो जाता है - व्यवसाय इंतजार नहीं कर सकता।

इस लेख में मैं सबसे आम JVM के संक्षिप्त विवरण देने की कोशिश करूंगा, साथ ही बड़े हीप-एस के साथ GC के प्रभावी कार्य के लिए इन JVM द्वारा दिए गए तरीकों के बारे में बात करूंगा। मुझे लगता है कि संसाधन के आगंतुक JVM में ढेर की अवधारणा से परिचित हैं और जानते हैं कि यह क्या है। वस्तुओं की पीढ़ी के बारे में समझाने का भी कोई मतलब नहीं है, यह ध्यान देने योग्य है कि यह माना जाता है कि युवा पीढ़ी से संबंधित वस्तुएं अक्सर अप्राप्य हो जाती हैं और स्मृति से हटा दी जाती हैं। मैं एक ढेर-एक ड्राइंग दूंगा:



मुख्य एल्गोरिदम जो अपने काम में जीसी का उपयोग करते हैं:

मार्क स्वीप कॉम्पैक्ट

"मार्क": अप्रयुक्त वस्तुओं को चिह्नित करता है।

स्वीप: इन वस्तुओं को स्मृति से हटा दिया जाता है।

"कॉम्पैक्ट": ऑब्जेक्ट "कॉम्पैक्ट" हैं, मुफ्त स्लॉट्स पर कब्जा कर रहे हैं, जो आपको "बड़ी" ऑब्जेक्ट बनाने की आवश्यकता होने पर अंतरिक्ष को मुक्त करता है।

सभी तीन चरणों में एक "स्टॉप-द-वर्ल्ड" विराम है।

नकल करने वाला

"पास" और "से" क्षेत्रों का उपयोग करके एक ही पास में सभी तीन क्रियाएं करता है। यह निम्नानुसार होता है: कार्य की शुरुआत में, बचे हुए स्थानों में से एक, "टू", खाली है, और दूसरा, "से", में ऐसी वस्तुएं हैं जो पिछले असेंबली से बची हैं। कचरा कलेक्टर ईडन में जीवित वस्तुओं की खोज करता है और उन्हें अंतरिक्ष में कॉपी करता है, और फिर जीवित "युवा" (यानी, उन लोगों को कॉपी करता है जो अंतरिक्ष से निर्दिष्ट कचरा संग्रह, कार्यकाल सीमा) वस्तुओं की संख्या से बच नहीं गए हैं। अंतरिक्ष से पुरानी वस्तुओं को पुरानी पीढ़ी में स्थानांतरित कर दिया जाता है। असेंबली के बाद, स्पेस एंड टू स्पेस में भूमिकाओं में परिवर्तन से ईडन क्षेत्र खाली हो जाता है, और पुरानी पीढ़ी में वस्तुओं की संख्या बढ़ जाती है। यदि जीवित वस्तुओं की प्रतिलिपि बनाने के दौरान, अंतरिक्ष पूर्ण हो जाता है, तो ईडन और अंतरिक्ष से शेष जीवित वस्तुएं, जिनके पास To space में पर्याप्त स्थान नहीं था, को पुरानी पीढ़ी में स्थानांतरित कर दिया जाएगा, चाहे वे कितने भी कचरा संग्रह से बच गए हों।

इस एल्गोरिथ्म का उपयोग करने के बाद से, कचरा कलेक्टर बस एक मेमोरी क्षेत्र से दूसरे में सभी जीवित वस्तुओं को कॉपी करता है, ऐसे कचरा कलेक्टर को नकल कहा जाता है। जाहिर है, काम करने के लिए कचरे के संग्रहकर्ता की नकल करने के लिए, आवेदन में हमेशा एक मुक्त मेमोरी क्षेत्र होना चाहिए जिसमें लाइव ऑब्जेक्ट्स की प्रतिलिपि बनाई जाएगी, और इस तरह के एल्गोरिथ्म का उपयोग मेमोरी क्षेत्रों के लिए किया जा सकता है जो एप्लिकेशन मेमोरी के कुल आकार के सापेक्ष अपेक्षाकृत छोटे हैं।

मौजूदा जीसी का मुख्य दोष ठहराव की आवश्यकता है। ये विराम स्मृति के विखंडन के कारण अपरिहार्य घटनाओं का परिणाम हैं। यहां तक ​​कि अगर हम तथाकथित "ज्यादातर समवर्ती" (ज्यादातर मामलों में एक साथ) कचरा संग्रह एल्गोरिदम का उपयोग करते हैं, तो सभी समान, जल्दी या बाद में हम इस तथ्य के साथ आएंगे कि पुरानी पीढ़ी का क्षेत्र अत्यधिक खंडित होगा और नई वस्तुओं के लिए स्मृति की मात्रा अपर्याप्त होगी। , जो "मार्क-स्वीप-कॉम्पैक्ट" एल्गोरिथ्म के लिए एक कॉल का कारण बनेगा और एप्लिकेशन को रोक देगा (इस घटना को समय में देरी करने के लिए एक और चाल है - बाद में इसके बारे में और अधिक)। एक और कार्य जो "स्टॉप-द-वर्ल्ड" का कारण बनता है, वह है लेबलिंग। ज्यादातर समवर्ती जीसीएस दो चरणों में जीवित वस्तुओं को चिह्नित करते हैं - पहले चरण में थ्रेड्स के काम के रूप में एक ही समय में अंकन शामिल होता है, और इसे समवर्ती चिह्न कहा जाता है। दूसरा चरण एक री-लेबलिंग (टिप्पणी) है - चूंकि उस समय के दौरान जब पहला चरण गुजरता था, एप्लिकेशन लिंक को संशोधित कर सकता था या नई वस्तुओं को बना सकता था, यह जांचना आवश्यक है। इस बिंदु पर, GC एक "स्टॉप-द-वर्ल्ड" ठहराव सेट करता है और जांचता है कि क्या बदल गया है। यह दृष्टिकोण हमें "स्टॉप-द-वर्ल्ड" के कुल समय को कम करने की अनुमति देता है, जिसमें बहुत कम संख्या में उत्परिवर्तन होते हैं, लेकिन अगर बड़ी संख्या में वस्तुओं को लगातार बनाया और संशोधित किया जाता है तो यह बहुत मदद नहीं करता है।

मैं यहाँ सबसे आम GC के साथ एक तालिका दूंगा:

"अखंड" का अर्थ है कि पूरी पीढ़ी को एक मार्ग में साफ किया जाना चाहिए।

"ज्यादातर मामलों में, एक साथ" - ज्यादातर समवर्ती, एक साथ पृष्ठभूमि को संदर्भित करता है, "आवेदन थ्रेड्स के साथ काम करना।"

जावा वर्चुअल मशीन	कलेक्टर का नाम	युवा पीढ़ी	पुरानी पीढ़ी
ओरेकल हॉटस्पॉट	ParallelGC	अखंड, दुनिया को रोकना, नकल करना	अखंड, स्टॉप-द-वर्ल्ड, मार्क / स्वीप / कॉम्पैक्ट
ओरेकल हॉटस्पॉट	सीएमएस	अखंड, दुनिया को रोकना, नकल करना	ज्यादातर मामलों में, एक साथ, "संपीड़न" के बिना, डीफ़्रेग्मेंटेशन स्टॉप-द-वर्ल्ड का कारण बनता है
ओरेकल हॉटस्पॉट	जी 1 (कचरा पहले)	अखंड, दुनिया को रोकना, नकल करना	ज्यादातर मामलों में, एक साथ, डीफ़्रैग्मेन्टेशन के दौरान लोकप्रियता के आधार पर क्षेत्रों के "संपीड़न" के साथ, यह दुनिया को रोक देता है
ओरेकल JRockit	गतिशील कचरा संग्राहक	मोनोलिथिक, स्टॉप-द-वर्ल्ड, नकल	अपमानजनक या समानांतर मार्क / स्वीप, लोकप्रियता के आधार पर क्षेत्रों के "संपीड़न" के साथ, डीफ़्रेग्मेंटेशन के दौरान स्टॉप-द-वर्ल्ड के कारण
इब्म j9	संतुलित	मोनोलिथिक, स्टॉप-द-वर्ल्ड, नकल	ज्यादातर मामलों में, एक साथ, डीफ़्रैग्मेन्टेशन के दौरान लोकप्रियता के आधार पर क्षेत्रों के "संपीड़न" के साथ, यह दुनिया को रोक देता है
इब्म j9	optthruput	मोनोलिथिक, स्टॉप-द-वर्ल्ड, नकल	समानांतर मार्क / स्वीप, डीफ़्रैग्मेन्टेशन दुनिया-भर में रुकने का कारण बनता है
Azul	C4 (निरंतर समवर्ती कॉम्पैक्टिंग कलेक्टर)	एक साथ, डीफ़्रेग्मेंटेशन के साथ	एक साथ, डीफ़्रेग्मेंटेशन के साथ

आइए हम कुछ पर अधिक विस्तार से ध्यान दें:

ओरेकल हॉटस्पॉट Par समानांतरGC

डिफ़ॉल्ट रूप से हॉटस्पॉट के लिए जीसी। युवा पीढ़ी के लिए "अखंड" स्टॉप-द-वर्ल्ड एल्गोरिथ्म (नकल कलेक्टर) का उपयोग करता है और पुरानी पीढ़ी के लिए "मोनोलिथिक" स्टॉप-द-वर्ल्ड एल्गोरिदम (मार्क / स्वीप / कॉम्पैक्ट)।

ओरेकल हॉटस्पॉट सीएमएस

जीसी पुरानी पीढ़ी के साथ काम करते समय उत्पन्न होने वाली रुकावटों को खत्म करने की कोशिश कर रहा है, जहां तक ​​संभव हो एक साथ अंकन और सफाई के माध्यम से, लेकिन बिना डीफ़्रेग्मेंटेशन के। हालांकि, जैसे ही ओजी से संबंधित स्मृति क्षेत्र भारी खंडित हो जाता है, स्टॉप-द-वर्ल्ड के साथ डीफ़्रैग्मेन्टेशन कहा जाता है।

CMS कचरा संग्रहण चक्र में कई चरण होते हैं, मुख्य चरण निम्नानुसार हैं:

· प्रारंभिक चिह्न: सीएमएस एक बहुत ही कम स्टॉप-द-वर्ल्ड पॉज के साथ शुरू होता है, जिसके दौरान कचरा कलेक्टर आवेदन द्वारा बनाई गई वस्तुओं के लिए तथाकथित रूट लिंक पाता है

· समवर्ती चिह्न: इस चरण के दौरान, CMS रूट ऑब्जेक्ट से पहुंच योग्य सभी ऑब्जेक्ट्स को चिह्नित करता है, अर्थात, सभी "जीवित" ऑब्जेक्ट जिन्हें कचरा कलेक्टर द्वारा हटाया नहीं जाना चाहिए। यह चरण एप्लिकेशन के साथ एक साथ किया जाता है।

· पुन: अंकन (टिप्पणी): चूंकि एक साथ अंकन चरण के दौरान अनुप्रयोग प्रवाह काम करना जारी रखता है, और उस समय वे नई वस्तुएं बना सकते हैं और लिंक को संशोधित कर सकते हैं, इस चरण के अंत तक इस बात की कोई गारंटी नहीं है कि सभी जीवित वस्तुओं को चिह्नित किया गया था। इस समस्या को हल करने के लिए, सीएमएस एप्लिकेशन को एक बार फिर से रोक देता है और मार्किंग को पूरा करता है, पिछले चरण के दौरान उपयोगकर्ता थ्रेड्स द्वारा परिवर्तित की गई सभी ऑब्जेक्ट्स की जाँच करता है। चूंकि री-मार्किंग में काफी समय लग सकता है, मल्टीप्रोसेसर मशीनों पर यह चरण कई समानांतर थ्रेड द्वारा किया जाता है।

· समवर्ती स्वीप: री-मार्किंग चरण के पूरा होने के बाद, एप्लिकेशन में सभी जीवित वस्तुओं को चिह्नित किया गया था, और साथ ही साथ सफाई चरण के दौरान, सीएमएस सभी पाए गए कचरे (सभी अचिह्नित वस्तुओं) को हटा देता है। इस चरण में आवेदन को रोकने की आवश्यकता नहीं है।

इस प्रकार, सीएमएस ओल्डगेन की सफाई के सभी काम को कई हिस्सों में विभाजित करता है, जिनमें से कुछ को एक साथ आवेदन के साथ प्रदर्शन किया जा सकता है, और इस तरह से दुनिया भर में रुकने से बचा जाता है। इसी समय, एल्गोरिथ्म की ख़ासियतों के कारण, सीएमएस द्वारा निष्पादित कार्य की कुल मात्रा क्रमिक कचरा संग्राहक (उदाहरण के लिए, पुन: अंकन की आवश्यकता के कारण) की तुलना में बड़ी हो जाती है, और परिणामस्वरूप, सीएमएस का उपयोग करते समय, आवेदन का समग्र प्रदर्शन थोड़ा कम हो सकता है।

आईबीएम J9 ऑप्टोथ्रूप बहुत कुछ एक ही बात करता है।

ओरेकल हॉटस्पॉट G1GC (कचरा पहले)

पीढ़ियों के साथ कचरा कलेक्टर, लेकिन ऑपरेशन का सिद्धांत अलग है। सभी ढेर को एक निश्चित आकार के क्षेत्रों में विभाजित किया गया है। क्षेत्रों का एक समूह गतिशील रूप से उत्पन्न होता है और इसे बचे हुए स्थान या पुरानी पीढ़ी (OG) के रूप में बनाया जा सकता है। यदि ऑब्जेक्ट एक क्षेत्र में फिट नहीं होता है, तो इसे आसन्न क्षेत्रों के एक सेट में संग्रहीत किया जाता है और इसे "विनम्र" कहा जाता है। यह माना जाता है कि कुछ क्षेत्र दूसरों की तुलना में अधिक लोकप्रिय हैं। स्मृति सफाई प्रक्रिया करते समय, निम्न होता है:

1) जिन क्षेत्रों में जीसी लगेगा, वे चयनित हैं - पूरी युवा पीढ़ी और पुरानी पीढ़ी से अलोकप्रिय क्षेत्र, जहां कोई जीवित वस्तु नहीं है

2) नई वस्तुओं और संशोधित लिंक को पकड़ने के लिए पुन: अंकन, थोड़े समय के लिए स्टॉप-द-वर्ल्ड सेट है

3) "के रूप में चिह्नित क्षेत्रों के लिए नकल", इस वजह से एक आंशिक "संपीड़न" है

एक याद किया सेट भी है - इस क्षेत्र से वस्तुओं के लिंक के स्थान के बारे में जानकारी, जो आपको स्मृति के विभिन्न हिस्सों में कई स्वतंत्र क्षेत्रों का उपयोग करने की अनुमति देता है, और तथाकथित को त्याग देता है। मुफ्त सूची। यह जीसी पिछले वाले से बेहतर ढेर के साथ काम करता है, और, सिद्धांत रूप में, ढेर-10-15 के आकार के लिए स्वीकार्य प्रदर्शन की पेशकश कर सकता है। फिर भी, बड़ी संख्या में कीड़े, साथ ही तथ्य यह है कि समय के साथ जी 1 अभी भी लोकप्रिय क्षेत्रों के मजबूत विखंडन के कारण दुनिया को रोकने के लिए सहारा लेने के लिए मजबूर है, इसके आकर्षण में नहीं जोड़ता है। इस GC का एक और नुकसान अन्य GCs की तुलना में अधिकतम थ्रूपुट में कमी है।

IBM J9 संतुलित ही करता है।

अज़ुल c4

यह यह कचरा संग्रहकर्ता है जो सबसे बड़ी रुचि का कारण बनता है, क्योंकि इसके विवरण में यह निम्नलिखित की घोषणा करता है:

“ अज़ुल जेवीएम द्वारा संचालित, अपने स्वयं के सी 4 एल्गोरिथ्म (निरंतर समवर्ती कॉम्पैक्टिंग कलेक्टर) का उपयोग करके एक साथ पूरी तरह से पृष्ठभूमि, एक साथ कचरा कलेक्टर। C4 एक साथ दोनों पीढ़ियों, युवा और वृद्धों की अवहेलना करता है। अन्य एल्गोरिदम के विपरीत, यह "ज्यादातर मामलों में एक साथ" नहीं है, लेकिन वास्तव में हमेशा एक ही समय में आवेदन थ्रेड्स के साथ काम करता है, अर्थात। दुनिया को कभी भी बंद नहीं किया जाता है। C4 प्रत्येक लिंक की जाँच करने के लिए भारित मान बैरियर (LVB) का उपयोग करता है, और प्रत्येक संशोधित लिंक "सेल्फ-हीलिंग" पद्धति का उपयोग करके पकड़ा जाता है। C4 सुनिश्चित करता है कि सभी लिंक एक एकल GC पास में लेबल किए गए हैं। यह भी गारंटी दी जाती है कि वस्तुओं को स्थानांतरित किया जाएगा, और उनके लिंक को आवेदन के साथ एक साथ संशोधित किया जाएगा, इसके संचालन में हस्तक्षेप किए बिना और "स्टॉप-द-वर्ल्ड" पैदा किए बिना।

इस उत्पाद के विवरण में भी जीसी के कुछ मौजूदा कार्यान्वयन के साथ तुलना के निम्नलिखित ग्राफ हैं:

बैंडविड्थ:


प्रतिक्रिया समय द्वारा:

यदि थ्रूपुट में एक निश्चित समता है, और ज्यादातर मामलों में यह देखा जा सकता है कि समानांतर जीसी बेहतर काम करता है, तो ग्राफ पर प्रतिक्रिया समय बनाम ढेर आकार दिखाते हुए, आप देख सकते हैं कि अज़ुल सी 4 निश्चित रूप से सभी मामलों में आगे बढ़ता है। हालाँकि, इन रेखांकन को केवल देखकर उन्हें मानना ​​गलत होगा, और उन विवरणों पर ध्यान न देना, जो हमें इस बात की समझ दे सकते हैं कि "पारंपरिक" जीसी की तुलना में ऐसा महत्वपूर्ण अंतर कहां से आता है? ऐसा करने के लिए, आपको उस एल्गोरिथ्म को पार्स करने की आवश्यकता है जिसके द्वारा Azul C4 संचालित होता है।

ऊपर, मैंने "स्टॉप-द-वर्ल्ड" ठहराव की घटना के लिए दो मुख्य कारणों का उल्लेख किया। यह पुरानी पीढ़ी और जीवित वस्तुओं के अंकन के साथ स्मृति क्षेत्र का विखंडन है । यदि हम मेमोरी को डिफ्रैग्मेंट नहीं करते हैं, तो जल्द ही या बाद में हमें "आउट ऑफ मेमोरी" मिल जाएगा, अगर हम एप्लिकेशन के समान ही मेमोरी को डीफ्रैग्मेंट करते हैं, तो हमें गलत डेटा मिलेगा। अंकन के मामले में, स्मृति से "जीवित" वस्तुओं को हटाने का खतरा है, जो तब उनकी दुर्गमता के बारे में संदेश देता है।

इन समस्याओं को हल करने के लिए, Azul C4 कचरा संग्राहक एल्गोरिथ्म तथाकथित रीड बैरियर के हार्डवेयर-आधारित अनुकरण का उपयोग करता है। अज़ुल सी 4 में, इसे एलवीबी (लोड वैल्यू बैरियर) कहा जाता है, और यह सुनिश्चित करने में मदद करता है कि कचरा कलेक्टर और एप्लिकेशन समानांतर में काम करते हैं।

अज़ुल सी 4 भी दो पीढ़ियों का उपयोग करता है - सबसे छोटा और बड़ा, इन पीढ़ियों द्वारा कब्जा की गई स्मृति को एक साथ अनुप्रयोग के साथ डीफ़्रेग्मेंट किया जाता है। नीचे दिया गया आंकड़ा कचरा साफ करने के मुख्य चरणों को दर्शाता है। उनमें से तीन हैं - मार्क, रीलोकेट, रिमैप । मैं यह नोट करना चाहूंगा कि रीमैप और मार्क को एक ही समय में निष्पादित किया जा सकता है। प्रत्येक चरण में क्या होता है?


मार्क

इस स्तर पर, रूट ऑब्जेक्ट्स से उपलब्ध सभी ऑब्जेक्ट्स को मेमोरी में चिह्नित किया जाता है। ऐसी वस्तुओं को "जीवित" के रूप में चिह्नित किया जाता है, अन्य सभी "मृत" के रूप में होते हैं और उन्हें साफ किया जा सकता है। यह एक साथ एप्लिकेशन के साथ चलता है और "स्टॉप-द-वर्ल्ड" पॉज़ नहीं करता है। सामान्य तौर पर, यह सीएमएस के लिए "समवर्ती चिह्न" चरण के समान है, लेकिन इसमें कई महत्वपूर्ण अंतर हैं। सबसे पहले, लेबलिंग के अलावा, Azul C4 मेमोरी के प्रत्येक पृष्ठ में "लाइव" ऑब्जेक्ट की संख्या भी गिनाता है। यह जानकारी आगे स्मृति में स्थानांतरण और डीफ़्रैग्मेन्टिंग के लिए पृष्ठों का चयन करने के लिए उपयोग की जाती है। दूसरे, Azul C4 एल्गोरिथ्म 64-बिट लिंक में आर्किटेक्चरली आरक्षित NMT बिट का उपयोग करके लाइव ऑब्जेक्ट्स के सभी लिंक को ट्रैक करता है। यह बिट, NMT (नॉट मार्क्ड थ्रू), "जीसी" द्वारा पारित होने पर "के माध्यम से चिह्नित" या, अन्यथा, "के माध्यम से चिह्नित नहीं" के रूप में लिंक को चिह्नित करने का इरादा है। इस प्रकार, Azul C4 सभी पहुंच योग्य वस्तुओं को "लाइव" के रूप में चिह्नित करता है, और यह भी, सभी लिंक जो इसे "पारित" के रूप में "के माध्यम से चिह्नित" करते हैं। जैसे ही मार्क चरण की शुरुआत हुई है, NMT बिट के साथ लिंक का "अनुसरण" करने की कोशिश करने वाले एप्लिकेशन थ्रेड्स को "LV के माध्यम से चिह्नित नहीं किया जाएगा" LVB के "रीड बैरियर" द्वारा इंटरसेप्ट किया जाएगा। इस बाधा का हार्डवेयर अनुकरण NMT बिट के कार्य के बारे में जानता है और यह सुनिश्चित कर सकता है कि एप्लिकेशन थ्रेड्स को "के माध्यम से चिह्नित नहीं" के रूप में चिह्नित लिंक तक पहुंच प्राप्त न हो। यदि एप्लिकेशन थ्रेड्स में से कोई भी ऐसा करने की कोशिश करता है, तो प्रोसेसर जीसी के लिए एक बाधा (जाल) का कारण होगा। बाधा उस स्थिति को संभालती है जो निम्नानुसार होती है: लिंक को जीसी सूची में डालें, एनएमटी बिट को "चिह्नित" स्थिति में रखें और उस वस्तु के लिए एनएमटी बिट की जांच करें जहां से वैधता लिंक भरी गई थी (राज्य के माध्यम से चिह्नित किया जाना चाहिए)। व्यवधान के संसाधित होने के बाद, अनुप्रयोग थ्रेड फिर से शुरू होंगे। इस तंत्र का उपयोग करने से आप सभी "जीवित" वस्तुओं को एक पास में चिह्नित कर सकते हैं, बिना पुन: लेबलिंग के कारण (जैसा कि सीएमएस करता है) और एक "स्टॉप-द-वर्ल्ड" विराम। साथ ही, इस रुकावट के प्रसंस्करण के दौरान रुकावट के कारण के उन्मूलन में "आत्म-उपचार" का प्रभाव होता है, अर्थात्।उसी कारण को फिर से एक व्यवधान पैदा करने की अनुमति नहीं देता है, जो लेबलिंग पर काम के अंतिम और अनुमानित दायरे की गारंटी देता है।

सामान्य तौर पर, व्यवधान तंत्र एक पास में "लाइव" वस्तुओं को चिह्नित करने की अनुमति देता है, और एक ही समय में "स्टॉप-द-वर्ल्ड" ठहराव का कारण नहीं बनता है।

शरण लेनी

इस बिंदु पर, जीसी मृत वस्तुओं द्वारा कब्जा की गई स्मृति को मुक्त करता है। उसी समय, वह "जीवित" वस्तुओं को दूसरे मेमोरी क्षेत्र में स्थानांतरित करता है, जिससे डीफ़्रैग्मेंटिंग और कॉम्पैक्ट हो जाता है। अधिक दक्षता के लिए, Azul C4 अंतिम चरणों (मार्क) में गिने हुए ऑब्जेक्ट्स की संख्या का उपयोग करता है ताकि वे पहले स्पष्ट पृष्ठ बन सकें जिसमें "मृत" वस्तुओं की संख्या अपेक्षाकृत बड़ी हो। चूंकि इन पृष्ठों में कुछ "जीवित" वस्तुएं हैं, इसलिए उनका स्थानांतरण कम समय लगता है, साथ ही, आपको पहली बार में अधिक मेमोरी मुक्त करने की अनुमति देता है, जिससे उन्हें आवेदन के लिए उपलब्ध कराया जा सके। चरण समाप्त हो जाता है जब "मृत" वस्तुओं द्वारा कब्जा की गई मेमोरी पूरी तरह से साफ हो जाती है। उसी समय, "जीवित" वस्तुओं को केवल उच्च खंडित पृष्ठों से स्थानांतरित किया जाता है।

स्मृति के कुछ पृष्ठों तक पहुंच को प्रतिबंधित करने के लिए स्मृति सुरक्षा तंत्र का उपयोग करते हुए, मंच की शुरुआत में, कचरा संग्रहकर्ता "जीवित" वस्तुओं को स्मृति के अन्य पृष्ठों पर स्थानांतरित करना शुरू कर देता है। शुरुआती और नए पतों के बारे में जानकारी "फॉरवर्डिंग पॉइंटर्स" के साथ एक विशेष सरणी में संग्रहीत की जाती है, जिसे "से" स्थान से अलग किया जाता है। जैसे ही सभी "जीवित" वस्तुओं को स्थानांतरित किया जाता है, भौतिक स्मृति अनुप्रयोग थ्रेड्स के लिए उपलब्ध हो जाती है। LVB का उपयोग थ्रेड्स को मेमोरी पृष्ठों तक पहुंचाने के प्रयासों को निर्धारित करने के लिए किया जाता है जिसमें "लाइव" ऑब्जेक्ट्स को स्थानांतरित करने या इस ऑब्जेक्ट के लिए पतों को फिर से परिभाषित करने की प्रक्रिया होती है। यह स्ट्रीम कॉल को इंटरसेप्ट करता है और ट्रांसलेशन लुक-साइड बफर (TLS) में लिंक के मूल्य की तुलना करता है। यदि मान लिंक से मेल खाता है,जिसके लिए आंदोलन की प्रक्रिया हो रही है, एक बाधा कहा जाता है। यह व्यवधान निम्न क्रियाएं करता है: फ़ॉरवर्डिंग पॉइंटर्स सरणी में जानकारी का उपयोग करके, यह निर्धारित किया जाता है कि ऑब्जेक्ट पहले से ही स्थानांतरित है या नहीं। यदि किसी ऑब्जेक्ट को पहले से ही एक नए मेमोरी पेज पर ले जाया गया है, तो ऑब्जेक्ट का एक नया लिंक स्ट्रीम में वापस आ जाता है, और जिस ऑब्जेक्ट से इसे लोड किया गया था, उस लिंक के पते को फिर से परिभाषित किया जाता है, ताकि यह भविष्य में नए लिंक का उपयोग करेगा। यदि ऑब्जेक्ट को अभी तक स्थानांतरित नहीं किया गया है, तो यह ऑब्जेक्ट इस ऑब्जेक्ट को ले जाता है, बिना कचरा कलेक्टर की प्रतीक्षा किए बिना मेमोरी पेज को संसाधित करने के लिए जहां यह ऑब्जेक्ट स्थित है। उसके बाद, प्रवाह फिर से शुरू होता है। पिछले चरण की तरह "आत्म-उपचार" के समान प्रभाव का उपयोग करना, एक निर्धारक समय सीमा में आंदोलन के चरण को पूरा करना संभव बनाता है। भी,चालन चरण को जबरन पूरा किया जा सकता है यदि कचरा संग्राहक यह निर्णय लेता है कि अब मार्किंग स्टेप मेमोरी में ऑब्जेक्ट्स के मूव स्टेप को जारी रखने की तुलना में अधिक प्रभावी होगा।

जब हम इस चरण पर विचार कर रहे हैं, तो हम कह सकते हैं कि एल्गोरिथ्म का यह व्यवहार और व्यवधान तंत्र यह सुनिश्चित करता है कि थ्रेड तब तक प्रतीक्षा न करें जब तक कि कचरा संग्रहकर्ता हिलने-डुलने और फिर से लिखने के साथ काम करना शुरू न कर दे, जिससे कचरा संग्रहकर्ता को प्रवाह के साथ वास्तव में एक साथ काम करने की अनुमति मिल जाए और यह रोक न लगे- the-world "एक विराम।

remap

यह चरण सभी स्थानांतरित ऑब्जेक्ट संदर्भों के लिए पता पुनर्लेखन पूरा करता है और यह सुनिश्चित करता है कि स्थानांतरित वस्तुओं के लिए ढेर में पुराने स्थान का कोई संदर्भ नहीं है। ये लिंक पुनर्परिभाषित चरण की शुरुआत में मौजूद हो सकते हैं, क्योंकि ढेर में उन वस्तुओं के लिंक शामिल हो सकते हैं जिन्हें स्थानांतरित होने के बाद थ्रेड द्वारा नहीं देखा गया था। जब पता पुनर्लेखन चरण पूरा हो जाता है, तो मेमोरी सुरक्षा तंत्र अक्षम हो जाता है और फ़ॉरवर्डिंग पॉइंटर्स सरणी की आवश्यकता नहीं रह जाती है। पता पुनर्लेखन इस प्रकार किया जाता है: हीप-ई में सभी "लाइव" ऑब्जेक्ट्स स्कैन किए जाते हैं और लिंक उनके लिए फिर से परिभाषित किए जाते हैं यदि वे ऑब्जेक्ट्स को नए मेमोरी पेज पर ले जाते हैं। यह चरण अंकन चरण के साथ मेल खाता है, उन्हें एक साथ किया जाता है, अर्थात। अंकन प्रक्रिया जीवित वस्तुओं को ढूंढती है और उन्हें चिह्नित करती है, और NMT बिट भी सेट करती है,के माध्यम से चिह्नित। उसी समय, पता पुनर्मूल्यांकन प्रक्रिया स्थानांतरित वस्तुओं के लिंक को ढूंढती है और नए पते के अनुसार उन्हें फिर से परिभाषित करती है। पुनर्लेखन को संबोधित करने और संबोधित करने की पूरी प्रक्रिया के दौरान, "रीड बैरियर" तंत्र ट्रांसफर ऑब्जेक्ट्स तक पहुंचने वाले एप्लिकेशन थ्रेड्स को "पकड़ना" जारी रखता है, जिससे एक अवरोध पैदा होता है जो स्ट्रीम के लिए एक नया स्थान पता देता है।

इस प्रकार, अज़ुल C4 एक साथ अंकन, साथ ही साथ एक "स्टॉप-द-वर्ल्ड" ठहराव के बिना, पुनर्लेखन को संबोधित कर सकता है।

अज़ुल C4 एल्गोरिथ्म के सैद्धांतिक विवरण को सारांशित करते हुए, हम कह सकते हैं कि यह वास्तव में कचरा संग्रहकर्ता के साथ मिलकर काम करने की अनुमति देता है। LVV तंत्र JVM के समग्र प्रवाह को थोड़ा कम करता है, लेकिन प्रतिक्रिया समय को न्यूनतम रूप से स्थिर कर देता है, जिसमें "स्टॉप-द-वर्ल्ड" के ठहराव को पूरी तरह से शामिल नहीं किया जाता है। इंटरनेट और एप्लिकेशन प्रदान करने में विशेषज्ञता वाली कंपनियों के लिए जहां प्रतिक्रिया समय व्यवसाय के लिए महत्वपूर्ण है, Azul C4 सबसे आकर्षक JVM जैसा दिखता है।

इस सब के बावजूद, सिद्धांत को अभ्यास द्वारा पुष्टि की जानी चाहिए। जीवन में, अज़ुल जेवीएम को हार्डवेयर के एक टुकड़े के रूप में और एक आभासी मशीन के रूप में वितरित किया जाता है। Azul वेगा 3 हार्डवेयर प्लेटफ़ॉर्म पहले से ही वित्तीय कंपनियों में अच्छी तरह से स्थापित है। आभासी अज़ुल जेवीएम कार्यान्वयन दुनिया में लोकप्रियता प्राप्त कर रहा है, आंशिक रूप से इस तथ्य के कारण कि यह किसी भी x86 हार्डवेयर पर तैनात किया जा सकता है, आंशिक रूप से इस तथ्य के कारण कि जावा-आधारित अनुप्रयोगों के लिए किए गए कार्य अधिक गंभीर होते जा रहे हैं। वैसे, अज़ुल C4 अज़ुल JVM में एकमात्र लाभ नहीं है, कई और मतभेद हैं जो अज़ुल को उसके प्रतिद्वंद्वियों से अलग करते हैं। इन फायदों का एक विस्तृत विवरण इस लेख में उतना ही स्थान लेगा - इसलिए एक अलग लेख के लिए उन्हें छोड़ना बेहतर है जहां आप अज़ुल जेवीएम पर सामान्य रूप से विचार कर सकते हैं। यदि नाम से है, तो यह DirectPathVMTM है, ऑप्टिमिस्टिक थ्रेड कॉन्सैबरी,आवेदन निष्पादन की निगरानी और रूपरेखा।

अज़ुल सिस्टम्स की वेबसाइट पर, आप जीवन से दर्जनों मामलों को देख सकते हैं जहाँ अज़ुल के लाभों को उनका आवेदन मिला है।

अज़ुल जेवीएम का उपयोग करने वाली कंपनियां

व्यक्तिगत अभ्यास से, मैं एक बड़े ग्राहक के जीवन में अज़ुल जेवीएम के कार्यान्वयन का एक उदाहरण प्रस्तुत कर सकता हूं - एक ट्रेडिंग कंपनी:


जेवीएम कॉन्फ़िगरेशन:

मूल विन्यास	अज़ुल विन्यास
-Xms2g -Xmx2g -XX: + UseConcMarkSweepGC -XX: + UseParNewGC -XX: TargetSurvivorRatio = 80 -XX: CMSInitiatingCupupancyFraction = 85 -XX: उत्तरजीवीकरण =% = % s = "=" = ""।	-Xms3g –Xmx3g

उपरोक्त सभी को संक्षेप में कहने के लिए, हम कह सकते हैं कि अज़ुल C4 में लागू की गई अवधारणा वास्तव में वास्तविक जीवन में काम करती है, जिससे आप आकार में 1 टेराबाइट तक का ढेर लगा सकते हैं और ढेर के आकार और ट्यून GC के साथ जुड़े सिरदर्द को समाप्त कर सकते हैं, जबकि एक स्थिर और न्यूनतम आवेदन प्रतिक्रिया समय प्राप्त करें।

अज़ुल सी 4 एल्गोरिथम डेटाशीट