Z Garbage Collector (ZGC) และ Shenandoah Garbage Collector เป็นอัลกอริทึมการรวบรวมขยะขั้นสูงที่นำมาใช้ใน Java Virtual Machine (JVM) ออกแบบมาเพื่อจัดการกองขนาดใหญ่ที่มีเวลาหยุดชั่วคราวน้อยที่สุดและเพิ่มประสิทธิภาพแอปพลิเคชัน ทั้งสองมีไว้สำหรับแอพพลิเคชั่นที่ทันสมัยที่มีความต้องการหน่วยความจำขนาดใหญ่และความต้องการเวลาแฝงต่ำ แต่มีวิธีการทางเทคนิคและประโยชน์ที่แตกต่างกัน
ประโยชน์ของ Z Garbage Collector (ZGC):
1. เวลาแฝงต่ำ: หนึ่งในข้อได้เปรียบที่สำคัญที่สุดของ ZGC คือความสามารถในการเก็บขยะการเก็บขยะให้หยุดชั่วคราวอย่างสม่ำเสมอต่ำกว่า 10 มิลลิวินาที เวลาแฝงต่ำนี้ได้รับการดูแลโดยไม่คำนึงถึงขนาดของกองรวมถึงกองขนาดใหญ่มากที่สามารถขยายได้ถึงหลายเทราไบต์ คุณลักษณะนี้มีความสำคัญสำหรับแอปพลิเคชันแบบเรียลไทม์และแบบโต้ตอบซึ่งการตอบสนองเป็นสิ่งสำคัญยิ่ง
2. ความสามารถในการปรับขนาด: ZGC จัดการกองได้อย่างมีประสิทธิภาพตั้งแต่หลายร้อยเมกะไบต์ถึง 16 เทราไบต์ มันปรับขนาดได้ดีในขนาดแอปพลิเคชันที่หลากหลายโดยไม่หยุดเวลาเพิ่มขึ้นทำให้เหมาะสำหรับปริมาณงานขนาดกลางและขนาดใหญ่มาก
3. การดำเนินการพร้อมกัน: ZGC ดำเนินการรวบรวมขยะส่วนใหญ่พร้อมกับเธรดแอปพลิเคชันที่กำลังทำงานอยู่ ซึ่งหมายความว่างานที่มีราคาแพงเช่นการทำเครื่องหมายและการย้ายวัตถุจะทำโดยไม่หยุดเธรดแอปพลิเคชันดังนั้นจึงหลีกเลี่ยงการหยุดชั่วคราวที่ยาวนาน
4. การปรับแต่งแบบปรับตัวและน้อยที่สุด: การออกแบบของ ZGC ช่วยให้สามารถปรับให้เข้ากับการเปลี่ยนแปลงเวิร์กโหลดโดยอัตโนมัติโดยการปรับขนาดรุ่นปรับจำนวนเธรด GC และการปรับพารามิเตอร์อื่น ๆ แบบไดนามิกในระหว่างการรันไทม์ สิ่งนี้จะช่วยลดความจำเป็นในการกำหนดค่าด้วยตนเองและการปรับแต่งเพื่อประสิทธิภาพที่ดีที่สุด
5. ประสิทธิภาพของหน่วยความจำและการจัดการการกระจายตัว: ZGC ใช้เทคนิคขั้นสูงรวมถึงพอยน์เตอร์สีและอุปสรรคในการโหลดเพื่อติดตามตำแหน่งวัตถุอย่างมีประสิทธิภาพและทำให้แน่ใจว่าข้อมูลสอดคล้องกัน นอกจากนี้ยังดำเนินการบดอัดพร้อมกันซึ่งช่วยลดการกระจายตัวของหน่วยความจำและรักษาการใช้งานที่มีประสิทธิภาพ
6. Generational Garbage Collection: รุ่นที่ทันสมัยของ ZGC รองรับการรวบรวมขยะ Generational ซึ่งปรับปรุงประสิทธิภาพโดยการรักษารุ่นใหม่และรุ่นเก่าที่แตกต่างกันเพิ่มประสิทธิภาพรอบการรวบรวมตามอายุของวัตถุและรูปแบบการจัดสรร
7. การรับรู้ของ NUMA: ZGC ได้รับการออกแบบให้ตระหนักถึงสถาปัตยกรรมการเข้าถึงหน่วยความจำที่ไม่สม่ำเสมอ (NUMA) การเพิ่มประสิทธิภาพการรวบรวมขยะในระบบที่มีโหนดหน่วยความจำหลายโหนดเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของฮาร์ดแวร์ที่ทันสมัย
8. ประสิทธิภาพการใช้พลังงานและการใช้ทรัพยากร: โดยการทำงานพร้อมกันและลดเวลาหยุดชั่วคราว ZGC จะลดเวลาว่างของ CPU และปรับปรุงการใช้งาน CPU โดยรวมซึ่งนำไปสู่การใช้พลังงานที่ลดลง สิ่งนี้เป็นประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับการปรับใช้ขนาดใหญ่บนคลาวด์และขนาดใหญ่ซึ่งประสิทธิภาพการใช้พลังงานแปลว่าประหยัดต้นทุนและความยั่งยืนที่ดีขึ้น
ประโยชน์ของ Shenandoah Garbage Collector:
1. เวลาแฝงต่ำที่มีการบดอัดพร้อมกัน: Shenandoah ได้รับการออกแบบมาเพื่อลดเวลาหยุดชั่วคราวโดยทำการบดอัดพร้อมกันพร้อมกับเธรดแอปพลิเคชัน การบดอัดแบบก้าวร้าวนี้ช่วยในการลดการกระจายตัวของหน่วยความจำและทำให้เวลาหยุดชั่วคราวต่ำซึ่งเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการใช้งานแบบโต้ตอบและความทนทานที่ไวต่อเวลา
2. การหยุดยั้ง GC ที่ลดลง: Shenandoah สามารถรักษาเวลาหยุดชั่วคราวได้สั้นและคาดเดาได้แม้ในสภาพแวดล้อมกองขนาดใหญ่ มันลดการหยุดชั่วคราวเพื่อปรับปรุงการตอบสนองของแอปพลิเคชัน
3. ปริมาณงานที่ขยายใหญ่ที่สุดในสถานการณ์ RAM ขนาดกลาง: Shenandoah ได้รับการแสดงให้เห็นถึงความเก่งในสภาพแวดล้อมที่มีการใช้งานหน่วยความจำขนาดกลางซึ่งให้ปริมาณงานที่สูงขึ้นเมื่อเทียบกับนักสะสมที่หยุดชั่วคราวอื่น ๆ สิ่งนี้ทำให้ดีที่สุดสำหรับแอปพลิเคชันที่มีขนาดฮีปปานกลางซึ่งต้องการทั้งประสิทธิภาพและเวลาแฝงต่ำ
4. การควบคุมการกระจายตัว: วิธีการในการบดอัดแบบก้าวร้าวควบคุมการกระจายตัวของกองรักษาพื้นที่กองและลดค่าใช้จ่ายของการจัดการหน่วยความจำ
5. การรวบรวมขยะพร้อมกัน: เช่น ZGC, Shenandoah ดำเนินงานคอลเลกชันขยะส่วนใหญ่พร้อมกับเธรดแอปพลิเคชันซึ่งจะช่วยลดผลกระทบของ GC ต่อการดำเนินการของแอปพลิเคชัน
6. เหมาะสำหรับกองขนาดใหญ่และสภาพแวดล้อมแบบมัลติเธรด: Shenandoah จัดการขนาดกองขนาดใหญ่มากมักจะสูงกว่า 32 GB และจัดการสถานการณ์หลายเธรดได้อย่างมีประสิทธิภาพทำให้เหมาะสำหรับเซิร์ฟเวอร์ที่ทันสมัยและแอพพลิเคชั่นคลาวด์
7. พลังงานและประสิทธิภาพด้านต้นทุน: โมเดลพร้อมกันของ Shenandoah ช่วยลดเวลาว่างของ CPU ในระหว่างการดำเนินงาน GC ซึ่งช่วยลดการใช้พลังงานและเพิ่มประสิทธิภาพของทรัพยากรสะท้อนเป้าหมายการพัฒนาอย่างยั่งยืนในการปรับใช้ขนาดใหญ่
ข้อควรพิจารณาเปรียบเทียบ:
- ในขณะที่นักสะสมทั้งสองกำหนดเป้าหมายการลดเวลาหยุดชั่วคราวและปรับปรุงปริมาณงาน ZGC ถูกบันทึกไว้สำหรับการรักษาเวลาหยุดชั่วคราวต่ำและเกือบคงที่โดยไม่คำนึงถึงขนาดของกอง Shenandoah ได้รับการปรับให้เหมาะสมมากขึ้นสำหรับกองขนาดกลางถึงขนาดใหญ่และสามารถให้ปริมาณงานที่ดีขึ้นในสถานการณ์เหล่านี้
- ZGC ใช้อุปสรรคในการโหลดที่เป็นนวัตกรรมและพอยน์เตอร์สีสำหรับการจัดการหน่วยความจำขั้นสูงในขณะที่ Shenandoah ขึ้นอยู่กับเทคนิคการบดอัดพร้อมกันเพื่อลดการกระจายตัว
-จากมุมมองประสิทธิภาพการใช้พลังงานนักสะสมทั้งสองลดวัฏจักร CPU ที่สูญเปล่าโดยการเก็บรวบรวมขยะที่ทับซ้อนกันกับการดำเนินการแอปพลิเคชันซึ่งสามารถลดการใช้พลังงานได้มากถึง 30% เมื่อเทียบกับนักสะสมหยุดแบบดั้งเดิม
- ความต้องการการกำหนดค่าและการปรับแต่งโดยทั่วไปจะต่ำสำหรับนักสะสมทั้งสอง แต่ ZGC ได้รับการออกแบบให้ปรับตัวให้เข้ากับการเปลี่ยนแปลงปริมาณงานในระหว่างการรันไทม์
โดยสรุป ZGC นำเสนอโซลูชันการเก็บรวบรวมขยะที่ปรับขนาดได้สูง Shenandoah เน้นเวลาหยุดชั่วคราวต่ำด้วยการบดอัดพร้อมกันและสามารถบรรลุปริมาณงานที่สูงขึ้นในสภาพแวดล้อมหน่วยความจำขนาดกลางในขณะที่ยังมีประสิทธิภาพในการใช้พลังงานและการใช้ทรัพยากร ตัวเลือกระหว่างทั้งสองมักขึ้นอยู่กับข้อกำหนดของแอปพลิเคชันเฉพาะเกี่ยวกับขนาดฮีปปริมาณงานผ่านเวลาแฝงและการพิจารณาสภาพแวดล้อมการปฏิบัติงาน