Gerenciamento de Memória não é um problema resolvido. Estamos constantemente evoluindo formas de trabalhar memória em diferentes cenários. Garbage Collectors não são mágicos, são um conjunto de trade-offs entre performance e uso de memória e esta palestra vai desmistificar muitos desses conceitos que são válidos para Ruby mas também para Java e outras VMs.

1. Ruby & GCs
Entendendo Gerenciamento de Memória

4. "G1 GC is an incremental parallel compacting
GC that provides more predictable pause times
compared to CMS GC and Parallel Old GC. By
introducing a parallel, concurrent and multi-
phased marking cycle, G1 GC can work with
much larger heaps while providing reasonable
worst-case pause times."

7. Obsoletos Atuais
1.8.6 1.9.3
1.8.7 2.0.0
1.9.2 2.1.1

8. #include<stdio.h>
int main()
{
int *ptr_one;
!
ptr_one = (int *)malloc(sizeof(int));
!
if (ptr_one == 0) {
printf("ERROR: Out of memoryn");
return 1;
}
!
*ptr_one = 25;
printf("%dn", *ptr_one);
!
free(ptr_one);
!
return 0;
}

9. #include<stdio.h>
int main()
{
int *ptr_one;
!
ptr_one = (int *)malloc(sizeof(int));
!
if (ptr_one == 0) {
printf("ERROR: Out of memoryn");
return 1;
}
!
*ptr_one = 25;
printf("%dn", *ptr_one);
!
free(ptr_one);
!
return 0;
}

10. #include<stdio.h>
int main()
{
int *ptr_one;
!
ptr_one = (int *)malloc(sizeof(int));
!
if (ptr_one == 0) {
printf("ERROR: Out of memoryn");
return 1;
}
!
*ptr_one = 25;
printf("%dn", *ptr_one);
!
free(ptr_one);
!
return 0;
}

11. #include<stdio.h>
int main()
{
int *ptr_one;
!
ptr_one = (int *)malloc(sizeof(int));
!
if (ptr_one == 0) {
printf("ERROR: Out of memoryn");
return 1;
}
!
*ptr_one = 25;
printf("%dn", *ptr_one);
!
free(ptr_one);
!
return 0;
}
0000
0000
0000
0000
0000
0000
0001
1001

12. #include<stdio.h>
int main()
{
int *ptr_one;
!
ptr_one = (int *)malloc(sizeof(int));
!
if (ptr_one == 0) {
printf("ERROR: Out of memoryn");
return 1;
}
!
*ptr_one = 25;
printf("%dn", *ptr_one);
!
free(ptr_one);
!
return 0;
}
0000
0000
0000
0000
0000
0000
0001
1001

13. 40 bytes livres

14. Slot (40 bytes)
Heap (ex 6 slots)

15. Slot (40 bytes)
Heap (ex 6 slots)
Instância de RVALUE

16. typedef struct RVALUE {
union {
struct {
VALUE flags; /* always 0 for freed obj */
struct RVALUE *next;
} free;
struct RBasic basic;
struct RObject object;
struct RClass klass;
struct RFloat flonum;
struct RString string;
struct RArray array;
struct RRegexp regexp;
struct RHash hash;
struct RData data;
struct RTypedData typeddata;
struct RStruct rstruct;
struct RBignum bignum;
struct RFile file;
struct RNode node;
struct RMatch match;
struct RRational rational;
struct RComplex complex;
struct {
struct RBasic basic;
VALUE v1;
VALUE v2;
VALUE v3;
} values;
} as;
#if GC_DEBUG
const char *file;
VALUE line;
#endif
} RVALUE;
RVALUE
struct RString {
struct RBasic basic;
union {
struct {
long len;
char *ptr;
union {
long capa;
VALUE shared;
} aux;
} heap;
char ary[RSTRING_EMBED_LEN_MAX + 1];
} as;
};
RSTRING(str)->as.heap.ptr

17. Slot (40 kb)
Heap (ex 6 slots)
Instância de RVALUE
Dados do RVALUE

19. Slot (40 kb)
Heap (ex 6 slots)
Instância de RVALUE
Dados do RVALUE

20. Slot (40 kb)
Heap (ex 6 slots)
Instância de RVALUE
Dados do RVALUE

21. Mark and Sweep
GC
Full Marking and Full Sweep GC

22. • Slots de mesmo tamanho (não há problema com
fragmentação)
• Quanto mais heaps, mais lento
• Fase de marcação conservadora
• pode haver “leaks” (ex. constantes)
• Processo “Stop-the-World"

25. Master
Unicorn ou
Passenger
Rails
App
NGINX
Rails
App
Rails
App
fork() fork()
request
150mb 150mb 150mb

27. Copy on Write
(CoW)
só copia o trecho da memória quando for modificada

29. “Mark Bit Map”

30. Bitmap Marking
GC
Full Bitmap Marking and Full Sweep GC

31. Master
Unicorn ou
Passenger
Rails
App
NGINX
Rails
App
Rails
App
fork() fork()
request
150mb 100mb 100mb

32. Mark Sweep Mark Sweep Mark Sweep

33. Mark Mark Mark

34. Lazy Sweep
GC
Full Bitmap Marking and Lazy Sweep GC

36. https://gist.github.com/akitaonrails/10212233

37. http://u.akita.ws/samsaffron_ruby20

39. RUBY_GC_MALLOC_LIMIT=30000000
RUBY_HEAP_MIN_SLOTS=800000
bundle exec rails server

40. RUBY_GC_MALLOC_LIMIT 8.000.000 30.000.000
RUBY_HEAP_MIN_SLOTS 10.000 800.000

42. env_gc_malloc_limit_in_mb 7.6mb 26.6mb
total_gc_runs 105 65
heaps_with_used_slots 1.089 1.477
total_heaps_allocated 1.958 1.965
total_heaps_allocated_in_mb 30.6mb 30.7mb
heaps_to_allocate_next_gc 869 0

44. 2.49Mb
71.9Mb

51. GC Anterior

56. Weak Generational
Hypothesis
“Most young objects die young"

57. Young Generation (Eden)
Old Generation (Tomb)

58. Generational
GC
Copying Garbage Collector

61. From-Heap
To-Heap

62. From-Heap
To-Heap

63. Mark-Compact
GC
Mark Copy Compact Heap Swap GC

64. • “Stop-and-Copy”
• Sweep precisa ir slot a slot, neste é só considerar
tudo no primeiro heap como livre
• Gerenciamento interno de ponteiros
• Feito para corrigir fragmentação
• Ruby tem slots de mesmo tamanho
• Não suporta Copy-on-Write

65. Ruby 2.1.x
Shady vs Non-Shady

66. Ruby Object
Write Barrier (Non-Shady only)
Ruby Array

67. Shady Object
Non-Shady Object (Sunny)

68. Mark bitmap (mark_bits[])
Shady bitmap (rememberset_bits[])

69. Objetos "Old" 96.4%
Objetos "Young" 3.6%
Objetos "Shady" 1.5%

70. Mark Mark Mark

71. Major GC
Minor GC

72. 2.49Mb
71.9Mb

74. Restricted Generational
GC (RGenGC)
Full M&S for Shady, Generational for Non-Shady

75. • Partial Markings, Lazy Sweeps = Menos Stop
• Shady objects não vão para o Tomb
• Write Barriers (referência old para new - non-Shady only)
• Compatível com extensões C (Shady)
• Objetos em Tomb só são remarcados em Full Mark

82. http://u.akita.ws/samsaffron_ruby21

83. ruby-trunk e ruby 2.1.2 (não lançado)

84. http://u.akita.ws/samsaffron_ruby21

85. < 1.3!
(+ major GC)

86. RUBY_GC_MALLOC_LIMIT_MAX=8000000
RUBY_GC_OLDMALLOC_LIMIT_MAX=8000000
RUBY_GC_HEAP_OLDOBJECT_LIMIT_FACTOR=0.9
bundle exec rails server
força GC por diminuir o teto
basicamente desabilita
minor GC
(de volta a Ruby 2.0.0)

87. RUBY_GC_MALLOC_LIMIT_MAX 3210241024 8000000
RUBY_GC_OLDMALLOC_LIMIT_MAX 12810241024 8000000
RUBY_GC_HEAP_OLDOBJECT_LIMIT_FACTOR 2.0 0.9
RUBY_GC_HEAP_INIT_SLOTS 10000 300000
RUBY_GC_HEAP_FREE_SLOTS 4096 300000
RUBY_GC_HEAP_GROWTH_FACTOR 1.8 1.25
RUBY_GC_HEAP_GROWTH_MAX_SLOTS (no limit) 150000
(obs: monitore, mensure, tuning, mensure de novo!)
http://tmm1.net/ruby21-rgengc/

88. • Objetos vão para Tomb se sobreviverem 1 GC
• Objetos podem ir para Tomb cedo demais
• Eden - Survivor - Tenured - Permanent
• RGENGC_THREEGEN mode (experimental)
• Parallel Marking (ex. em Thread separada)
• Tri-Color Marking (talvez)
• Futuro: Incremental Major Phase (major GC menores)

89. Java
• Young Generation
• -XX:+UseSerialGC (copying collector)
• -XX:+UseParallelGC (copying collector multi-thread)
• -XX:+UseParNewGC
• Old Generation
• -XX:+UseParallelOldGC
• -XX:+UseConcMarkSweepGC

90. Master
Unicorn ou
Passenger
Rails
App
NGINX
Rails
App
Rails
App
request
190ms 190ms 190ms
50ms de Full GC!

91. Master
Unicorn ou
Passenger
Rails
App
NGINX
Rails
App
Rails
App
request
140ms 140ms Full GC
Executa Full GC quando não receber request

92. OOBGC
Out-of-Band Major GC

95. Pausas foram de
125ms para 50ms
http://tmm1.net/ruby21-oobgc/

98. http://u.akita.ws/rubymicroscope

99. Obrigado!
@akitaonrails
slideshare.net/akitaonrails
www.akitaonrails.com