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Garbage Collection Ruby

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Gerenciamento manual de memória

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Objeto 01 Objeto 02

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Desalocar manualmente

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Objeto 01 Objeto 02

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Objeto 01

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Mas imagine o seguinte cenário

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Objeto 01 Objeto 02

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Objeto 01 Objeto 02

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Referência para um objeto que não existe mais

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Seu sistema pode quebrar

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Ou pior…

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Ele pode gerar resultados incorretos

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Outras preocupações além do domínio da aplicação

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Entender como os módulos que você utiliza gerenciam sua memória

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Lauro Caetano @laurocaetano

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Open Source

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Rails

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Rails core team

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O que é Garbage Collection e como ele foi evoluindo a cada nova versão do Ruby

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Agenda • O que é Garbage Collection • Garbage Collection no Ruby - Mark and sweep • Desvantagens do Mark and Sweep • Evolução • Lazy Sweep - Ruby 1.9 • Bitmap Mark - Ruby 2.0 • Generational Garbage Collection - Ruby 2.1

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O que é Garbage Collection?

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Gerenciamento dinâmico automático de memória

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3 Responsabilidades

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1. Alocar espaço para novos objetos

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2. Identificar os objetos ainda vivos

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3. Recuperar o espaço ocupado por objetos mortos

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Garbage Collection no Ruby

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Ruby ainda utiliza o mesmo algoritmo que foi inventado a mais de 50 anos por John MacCarthy

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Mark-Sweep

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Free List

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Hora de limpar o Heap

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Stop the world

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Percorre todos os objetos do heap e marca os que ainda estão vivos

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Varre novamente o heap, mas agora em busca dos objetos não marcados e os remove do heap

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Volta a executar o seu programa

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Vamos ao código

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! 1 def new! 2 ref = allocate! 3 ! 4 if ref.nil?! 5 collect! 6 ! 7 if ref.nil?! 8 raise "Out of memory"! 9 end! 10 end! 11 end! ! !

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12 ! 13 def collect! 14 mark_from_roots! 15 sweep(@heap_start, @heap_end)! 16 end! 17 ! ! !

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17 ! 18 def mark_from_roots! 19 initialize(worklist)! 20 ! 21 @roots.each do |fld|! 22 ref = fld! 23 if !ref.nil? && !marked?(ref)! 24 set_marked(ref)! 25 mark! 26 end! 27 end! 28 end! 29

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32 ! 33 def mark! 34 while(@worklist.any?)! 35 ref = remove(worklist)! 36 ! 37 pointers(ref).each do |fld|! 38 child = fld! 39 ! 40 if !child.nil? && !marked?(child)! 41 set_marked(child)! 42 add(@worklist, child)! 43 end! 44 end! 45 end! 46 end! 47

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47 ! 48 def sweep(heap_start, heap_end)! 49 scan = start! 50 ! 51 while (scan < heap_end)! 52 if marked?(scan)! 53 unset_marked(scan)! 54 else! 55 free(scan)! 56 end! 57 ! 58 scan = next_object(scan)! 59 end! 60 end

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Desvantagens do Mark and sweep

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Fazer Full GC toda hora que o heap está cheio não parece uma boa ideia

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Stop the world

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Mark and sweep é proporcional ao tamanho do heap

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Evolução

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Lazy Sweep Ruby 1.9

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Fazer Full GC toda hora que o heap está cheio não parece uma boa ideia

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Recuperar apenas o espaço necessário para criar um novo objeto e permitir que a aplicação continue rodando

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Agora o sweep não para mais o mundo todo

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A alocação é responsável por checar se existe espaço disponível

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Caso não tenha espaço disponível, fazer Lazy Sweep até obter o espaço necessário

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12 ! 13 def allocate(size)! 14 result = remove(size)! 15 ! 16 if result.nil?! 17 lazy_sweep(size)! 18 result = remove(size)! 19 end! 20 ! 21 result! 22 end! 23

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Bitmap Mark Ruby 2.0

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Como os bits de marcação no ficavam objeto, os valores eram sempre diferentes

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Para possibilitar que o Unix compartilhe valores iguais

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Os bits de marcação foram movidos para uma tabela de bitmap

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1 1 1 1 1 0 0

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Generational Garbage Collection Ruby 2.1

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Mark and sweep é proporcional ao tamanho do heap

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Weak generational hypothesis

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O coletor processa mais frequentemente objetos novos do que objetos maduros

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Um objeto maduro é aquele que permanece ativo por um algum período de tempo

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Enquanto um objeto novo é aquele que seu sistema acabou de criar

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Geração Nova Geração Madura

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Quando o mark and sweep terminar, os objetos restantes serão considerados maduros

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Geração Nova Geração Madura

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Geração Nova Geração Madura

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Objetos maduros não serão marcados novamente até um próximo full GC

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Quando o full GC ocorrer, todos os objetos passarão pelo mark and sweep

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É legal entender como as coisas funcionam

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Obrigado @laurocaetano github.com/laurocaetano

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Bonus

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JRuby and Rubinius.

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Copying Garbage Collection

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Segmento de memória contínua

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Bump Allocation

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Aloca segmentos adjacentes de memória, mantendo um ponteiro para a próxima alocação

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Próxima alocação

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Próxima alocação

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Próxima alocação

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Objetos podem ser de tamanhos diferentes

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A grande vantagem é que valores relacionados ficam próximos

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A CPU pode cachear a região de memória que for acessada frequentemente

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Também utiliza o Garbage Collection Generacional

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Ruby 2.2

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GC Simbolos

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https://bugs.ruby-lang.org/issues/9634

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Obrigado @laurocaetano github.com/laurocaetano