Ο συλλέκτης σκουπιδιών Z (ZGC) και ο συλλέκτης σκουπιδιών Shenandoah είναι προχωρημένοι αλγόριθμοι συλλογής σκουπιδιών που εφαρμόζονται στο Java Virtual Machine (JVM), σχεδιασμένο να χειρίζεται μεγάλους σωρούς με ελάχιστες ώρες παύσης και βελτιστοποίηση της απόδοσης εφαρμογών. Και οι δύο προορίζονται για σύγχρονες εφαρμογές με μεγάλες απαιτήσεις μνήμης και ανάγκες χαμηλής λανθάνουσας κατάστασης, αλλά προσφέρουν ξεχωριστές τεχνικές προσεγγίσεις και οφέλη.
Οφέλη από τον συλλέκτη σκουπιδιών (ZGC):
1. Χαμηλή λανθάνουσα κατάσταση: Ένα από τα σημαντικότερα πλεονεκτήματα του ZGC είναι η ικανότητά του να διατηρεί τους χρόνους παύσης συλλογής σκουπιδιών με συνέπεια κάτω από 10 χιλιοστά του δευτερολέπτου. Αυτή η χαμηλή λανθάνουσα κατάσταση διατηρείται ανεξάρτητα από το μέγεθος του σωρού, συμπεριλαμβανομένων πολύ μεγάλων σωρών που μπορούν να κλιμακωθούν σε πολλαπλά terabytes. Αυτή η λειτουργία είναι κρίσιμη για τις εφαρμογές σε πραγματικό χρόνο και διαδραστικές εφαρμογές όπου η ανταπόκριση είναι πρωταρχική.
2. Εκτιμήσεις: Το ZGC χειρίζεται αποτελεσματικά σωρούς που κυμαίνονται από εκατοντάδες megabytes έως 16 terabytes. Κλίμαζε καλά σε ένα ευρύ φάσμα μεγεθών εφαρμογών χωρίς αυξημένους χρόνους παύσης, καθιστώντας το κατάλληλο τόσο για μεσαίο όσο και για εξαιρετικά μεγάλο φόρτο εργασίας.
3. Ταυτόχρονη εκτέλεση: Το ZGC εκτελεί το μεγαλύτερο μέρος της εργασίας της συλλογής απορριμμάτων ταυτόχρονα με τα τρέχοντα νήματα εφαρμογής. Αυτό σημαίνει ότι τα ακριβά καθήκοντα, όπως η σήμανση και η μετεγκατάσταση αντικειμένων, γίνονται χωρίς να σταματήσουν τα σπειρώματα εφαρμογών, αποφεύγοντας έτσι τις μακρές παύσεις του κόσμου.
4. Προσαρμοστικός και ελάχιστος συντονισμός: Ο σχεδιασμός του ZGC του επιτρέπει να προσαρμοστεί αυτόματα στις αλλαγές του φόρτου εργασίας με αλλαγή μεγέθους γενεών, προσαρμόζοντας τον αριθμό των σπειρών GC και συντονίζοντας δυναμικά τις παραμέτρους κατά τη διάρκεια του χρόνου εκτέλεσης. Αυτό μειώνει την ανάγκη για εκτεταμένη χειροκίνητη διαμόρφωση και συντονισμό για βέλτιστη απόδοση.
5. Διαχείριση αποδοτικότητας μνήμης και κατακερματισμού: Το ZGC χρησιμοποιεί προηγμένες τεχνικές, συμπεριλαμβανομένων των χρωματιστών δεικτών και των φραγμών φορτίου για την αποτελεσματική παρακολούθηση των θέσεων αντικειμένων και τη διασφάλιση της συνέπειας των δεδομένων. Εκτελεί επίσης ταυτόχρονη συμπίεση, η οποία βοηθά στην ελαχιστοποίηση του κατακερματισμού της μνήμης και στη διατήρηση της αποτελεσματικής χρήσης σωρού.
6. Συλλογή σκουπιδιών γενεών: Η σύγχρονη έκδοση του ZGC υποστηρίζει τη συλλογή Generational Garbage, η οποία βελτιώνει την αποτελεσματικότητα αντιμετωπίζοντας διαφορετικά τις νέες και τις παλιές γενιές, βελτιστοποιώντας τον κύκλο συλλογής με βάση τα πρότυπα ηλικίας αντικειμένων και κατανομής.
7. NUMA ANTAINGS: Το ZGC έχει σχεδιαστεί για να γνωρίζει τις αρχιτεκτονικές μη ομοιόμορφης πρόσβασης μνήμης (NUMA), βελτιστοποιώντας τη συλλογή σκουπιδιών σε συστήματα με πολλαπλούς κόμβους μνήμης για τη βελτίωση της απόδοσης στο σύγχρονο υλικό.
8. Ενεργειακή απόδοση και αξιοποίηση των πόρων: Εκτέλεση ταυτόχρονα και ελαχιστοποιώντας τους χρόνους παύσης, το ZGC μειώνει τους χρόνους αδράνειας της CPU και βελτιώνει τη συνολική χρήση της CPU, οδηγώντας σε χαμηλότερη κατανάλωση ενέργειας. Αυτό είναι ιδιαίτερα επωφελές για την ανάπτυξη με βάση το σύννεφο και τη μεγάλη κλίμακα όπου η ενεργειακή απόδοση μεταφράζεται σε εξοικονόμηση κόστους και καλύτερη βιωσιμότητα.
Οφέλη από τον Συλλέκτη σκουπιδιών Shenandoah:
1. Χαμηλή λανθάνουσα κατάσταση με ταυτόχρονη συμπύκνωση: Το Shenandoah έχει σχεδιαστεί για να ελαχιστοποιεί τους χρόνους παύσης με την παροχή ταυτόχρονης συμπίεσης παράλληλα με τα νήματα εφαρμογής. Αυτή η επιθετική συμπύκνωση βοηθά στη μείωση του κατακερματισμού της μνήμης και διατηρεί χαμηλά τις ώρες παύσης, πράγμα που είναι ζωτικής σημασίας για εφαρμογές διαδραστικής και καθυστέρησης.
2. Μειωμένες παύσεις GC: Το Shenandoah μπορεί να διατηρήσει σύντομες και προβλέψιμες ώρες παύσης ακόμη και σε μεγάλα περιβάλλοντα σωρού. Ελαχιστοποιεί τις παύσεις της στάσης-κόσμου για τη βελτίωση της ανταπόκρισης της εφαρμογής.
3. Μεγιστοποιημένη απόδοση σε σενάρια μέσης μνήμης RAM: Το Shenandoah έχει αποδειχθεί ότι υπερέχει σε περιβάλλοντα που είναι μέτρια στη χρήση μνήμης, προσφέροντας υψηλότερη απόδοση σε σύγκριση με ορισμένους άλλους συλλέκτες χαμηλής θέσης. Αυτό καθιστά το βέλτιστο για εφαρμογές με μέτρια μεγέθη σωρών που απαιτούν τόσο απόδοση όσο και χαμηλή λανθάνουσα κατάσταση.
4. Έλεγχος κατακερματισμού: Η προσέγγισή του στην επιθετική συμπύκνωση ελέγχει αποτελεσματικά τον κατακερματισμό του σωρού, τη διατήρηση του σωρού και τη μείωση του γενικού εξοπλισμού της διαχείρισης της μνήμης.
5. Ταυτόχρονη συλλογή απορριμμάτων: Όπως το ZGC, το Shenandoah εκτελεί τα περισσότερα έργα συλλογής απορριμμάτων ταυτόχρονα με νήματα εφαρμογής, τα οποία ελαχιστοποιούν την επίδραση της GC στην εκτέλεση εφαρμογών.
6. Κατάλληλο για μεγάλους σωρούς και περιβάλλοντα πολλαπλών στροφών: Το Shenandoah χειρίζεται πολύ μεγάλα μεγέθη σωρούς, συχνά πάνω από 32 GB, και διαχειρίζεται αποτελεσματικά σενάρια πολλαπλών σπασμάτων, καθιστώντας το κατάλληλο για σύγχρονες εφαρμογές διακομιστών και σύννεφων.
7. Η απόδοση ενέργειας και κόστους: Το ταυτόχρονο μοντέλο της Shenandoah μειώνει τον χρόνο αδράνειας της CPU κατά τη διάρκεια των επιχειρήσεων GC, γεγονός που συμβάλλει στη μείωση της χρήσης ενέργειας και ενισχύει την αποτελεσματικότητα των πόρων, αντικατοπτρίζοντας τους στόχους βιωσιμότητας σε αναπτύξεις μεγάλης κλίμακας.
Σκέψεις σύγκρισης:
- Ενώ και οι δύο συλλέκτες στοχεύουν μειώνοντας τους χρόνους παύσης και τη βελτίωση της απόδοσης, το ZGC σημειώνεται για τη διατήρηση πολύ χαμηλών και σχεδόν σταθερών χρόνων παύσης ανεξάρτητα από το μέγεθος του σωρού, κλιμακώνοντας σε πολύ μεγάλους σωρούς (έως 16 terabytes). Το Shenandoah είναι πιο βελτιστοποιημένο για μεσαίους έως μεγάλους σωρούς και μπορεί να προσφέρει καλύτερη απόδοση σε αυτά τα σενάρια.
- Το ZGC χρησιμοποιεί καινοτόμους φραγμούς φορτίου και έγχρωμες δείκτες για προηγμένη διαχείριση μνήμης, ενώ το shenandoah βασίζεται σε ταυτόχρονες τεχνικές συμπίεσης για τον μετριασμό του κατακερματισμού.
-Από την άποψη της ενεργειακής απόδοσης, και οι δύο συλλέκτες μειώνουν τους σπαταλημένους κύκλους CPU με αλληλεπικαλυπτόμενη συλλογή σκουπιδιών με την εκτέλεση εφαρμογών, η οποία μπορεί να μειώσει την κατανάλωση ενέργειας έως και 30% σε σύγκριση με τους παραδοσιακούς συλλέκτες stop-world.
- Οι ανάγκες διαμόρφωσης και συντονισμού είναι γενικά χαμηλές και για τους δύο συλλέκτες, αλλά το ZGC έχει σχεδιαστεί για να είναι πιο προσαρμοστικό στο μεταβαλλόμενο φόρτο εργασίας κατά τη διάρκεια του χρόνου εκτέλεσης.
Συνοπτικά, το ZGC προσφέρει μια εξαιρετικά κλιμακωτή, χαμηλή λανθάνουσα και σε μεγάλο βαθμό αυτοσυγκρασιακή λύση συλλογής σκουπιδιών ιδανική για εφαρμογές που απαιτούν προβλέψιμους χρόνους απόκρισης με πολύ μεγάλους σωρούς. Το Shenandoah δίνει έμφαση σε χαμηλές ώρες παύσης με ταυτόχρονη συμπίεση και μπορεί να επιτύχει υψηλότερη απόδοση σε περιβάλλοντα μέσης μνήμης, ενώ παράλληλα είναι αποτελεσματική στην ενέργεια και τη χρήση των πόρων. Η επιλογή μεταξύ των δύο εξαρτάται συχνά από συγκεκριμένες απαιτήσεις εφαρμογής σχετικά με το μέγεθος του μεγέθους, τη διακίνηση, την καθυστέρηση και το λειτουργικό περιβάλλον.