Bitmap marking GC

わだあつし @wats
Ruby 2.0 の
Bitmap Marking GC
って美味しいの？
Tuesday, December 4, 2012

自己紹介
• わだあつし @wats
• 株式会社寿限無やってます
• fukuoka.rb とか coder dojo とか fukuoka.py
とか明星和楽とか
• 来年からスクールをはじめます！

• Garbage Collection （ =ゴミ収集）
• メモリの自動開放機構
GCのおさらい

• 不要になったオブジェクト = メモリ領域
• どうやって判定するのか？
ゴミとは？

• シンプルなMark & Sweep 方式
• 必要なオブジェクトをマークして、マークされなかっ
たものをゴミ認定
• JavaのGenerational GCのような生存期間に合わせた再
配置などもない。
• そもそもコンパクションの機構もないみたい！
今までの Ruby GC

• Ruby1.9まではマークされたことを示すフラグは各オブジェク
ト構造体の中にある。
• GCを行うと生存するオブジェクトに変更が入るということ
• マークする = write している。
マーク
（ = オブジェクトへの変更）

• fork()というシステムコールを内部で使っ
ているのがほとんどらしい
• fork() : 子プロセスを作る
唐突にRack アプリケーション
の一般的な構造

• 生成当初は親プロセスのメモリをそのまま参照する。
子プロセス生成の動き1
（OSによるかも。）

• 子プロセスからそこへの書き込み = write が発生して初め
てプロセス毎の差異がでる。
子プロセス生成の動き

• その時その部分のメモリ領域を子プロセスが複製 =
copyし、そこに書き込む = write する。
• これがいわゆる copy on write
• だから、親プロセスからはメモリは元の状態のまま
子プロセス生成の動き

write があるとcopy

GCが走ると生存しているオ
ブジェクトにマークのため
writeされる。

オブジェクトに実質的に差異が発生し
ていないのにプロセスごとに全てコ
ピーされる

これがサーバサイドRubyのメ
モリ消費を増大させている。

• writeされているのは、生存していること
を示すマーク用の1bitだけ
• なら、オブジェクトはそのままプロセス
間で共有させておきたい。
• マーク用1bitだけを別領域にだしちゃお
う
これを何とかしたい！

• GCのマーク用1bitだけを、オブジェクト
から別領域に抜き出し
• GC時のwriteがその別領域だけになるの
で、オブジェクトは共有のまま
• 最低限のオブジェクトのコピーだけが発
生するようになる。
それが Bitmap Marking GC

• Unicorn や Passenger使っているところで
はメモリ消費が下がるはず。
• GCの際のマークに1step増えるので、GC
の時間は微増らしい
• 子プロセス作らんようなところ（ただの
rubyスクリプトとか）には恩恵ないかと
まとめ

• なんでOSのスレッド使わんのですっけ？
そもそも

• 今日のパクリ元
• http://patshaughnessy.net/2012/3/23/why-you-should-be-excited-about-
garbage-collection-in-ruby-2-0
• http://www.narihiro.info/resource/presen/bitmap_gc.pdf
• Rubyのスタックフレーム
• http://i.loveruby.net/ja/hack/frame.html
• Ruby Enterprise Edition はそもそもそんなGCらしい
• http://www.rubyenterpriseedition.com/download.html
参考

大分おおざっぱなメ
モリモデルのおさらい

スタック領域とヒープ領域に
論理的に分けて使う

メソッドコール毎にスタック
にスタックフレームが積まれ
る

Rubyの場合、全てオブジェク
トなのでヒーブに作られる。

• ※実際は、ローカル変数を束縛したProcを返したりす
るので、もっと複雑。あくまで概要
メソッドが終了すると、そのスタックフレームがpopされ、
前のメソッド（スタックフレーム）の途中から再開

Mark & Sweepのおさらい

ヒープにはどんどんオブジェクトがで
きるのでいつか足りなくなる。

もう使わなくなったオブジェ
クトもあるはず。。。

• 参照は、直接も間接も含む
使わなくなったオブジェクト = メソッド（スタックフレー
ム）からの参照がない

• こいつが「write」してる
スタックから参照があるオブジェクトを再帰的にたどって
マークする。

• = 要らない子
• = GC対象
マークされなかったものは参
照されていない。

そのアドレスを要らない子リストに追加して、今後そこか
らメモリを供給していく

Bitmap marking GC

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