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Mark Compact GC Performancemessungen

• Bernhard Prügl, 0156212

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Inhalt

• Motivation für Mark Compact
• Algorithmenüberblick
• 4 Algorithmen im Detail
• Zusammenfassung Algorithmen
• Performance der verschieden Garbage Collection
  Strategien

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Motivation für Mark Compact

• Lange Programmlaufzeit führt zu Fragmentierung,
  welche folgende Probleme verursacht
• Aufwand zum Anlegen neuer Objekte steigt
• Speicher wird nicht optimal ausgenützt
• Nacheinander angelegte Objekte oft nicht
  nebeneinander
• Mark-Compact reduziert diese Probleme

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Algorithmenüberblick

• Grundsätzliche 3 Phasen
• Markieren der lebendigen Knoten.
• Kompaktierung des Speichers (Knoten verschieben).
• Aktualisieren der Zeiger auf verschobene Knoten.
• Kriterien anhand derer eine Einteilung möglich
  ist
• Einteilung nach Art wie verschobene Knoten
  angeordnet werden.
• 2 oder 3 Durchläufe zum Kompaktieren.
• Einteilung nach zusätzlich benötigten Speicher
• Weitere Anforderungen, z.B. nur Knoten gleicher
  Größe

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Zwei Finger Algorithmus

• 2 Zeiger
• "free" sucht freien Speicher
• "live" sucht lebendige Knoten
• "live" wird auf "free" verschoben
• Neue Adresse wird in "live" hinterlassen

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Lisp 2 Algorithmus (1/2)

• Adressenweiterleitend
• Zusätztliche Speicherzelle im Header jedes Knoten
• "free" läuft von Anfang bis Ende
• Neue Adresse wird in Header jedes Knoten
  geschrieben

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Lisp 2 Algorithmus (2/2)

• 2.Durchlauf interne Zeiger aktualisieren anhand
  der Adresseinträge in den Headern
• 3.Durchlauf Knoten tatsächlich verschieben

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Haddon-Waite Algorithmus (1/2)

• Tabellenbasiert
• Zeiger durchläuft Speicher von Anfang bis Ende
• Knoten werden sofort verschoben
• Information über Verschiebung in Tabelle
  eintragen

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Haddon-Waite Algorithmus (2/2)

• Tabelle am Ende des bearbeiteten Bereichs wird
  bei Bedarf verschoben
• Am Ende muss Tabelle sortiert werden
• 2. Durchlauf interne Zeiger mit Hilfe der
  Tabelle aktualisieren

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Threading

• Zeiger werden verbogen durch tauschen der Inhalte
• P enthält eine Liste mit allen Zeigern die auf P
  zeigen
• Info im letzten Knoten

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Jonkers Algorithmus (1/2)

• Threaded
• Zuerst vorwärtszeigende Zeiger threaden
• Wird P erreicht werden alle schon gethreadeden
  Knoten aktualisiert

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Jonkers Algorithmus (2/2)

• Vorwärtszeigende Zeiger zeigen jetzt auf
  zukünftiges P
• Rückwärtszeigende Zeiger werden gethreaded
• 2. Durchlauf Knoten verschieben
• Alle rückwärtszeigenden Zeiger aktualisieren

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Überblick

• Geeigneter Algorithmus muss entsprechend Vorgaben
  gewählt werden.

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Performance

• Performancemessungen in GC Bereich
• Messungen auf AMD Athlon XP 2600, ausgeführt von
  Stephen M Blackburn, 2004
• 3 Graphiken
• Laufzeitmessungen des gesamten Programms und der
  Garbage Collection allein
• Cache Misses bei verschiedenen GC Strategien
• Performance in Generationensystemen

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Laufzeitmessungen
X-Achse Heap Größe Y-Achse Zeit
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Cache Misses
X-Achse Heap Größe Y-Achse Zeit (a) / Cache
Misses (b - d)
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Performance in Generationensystemen
X-Achse Speichergröße für neue Objekte Y-Achse
Zeit (a-c) / Cache Misses (d-f)
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Danke für eure Aufmerksamkeit