アーキテクチャの違いにもかかわらず、JVM GC の一時停止が Go よりも優れているのはなぜですか?

JVM の GC 一時停止時間が Go よりも高い理由: アーキテクチャの違い

Go は 1 ミリ秒未満という驚異的な GC 一時停止を実現していますが、Java 仮想マシンは(JVM) も同様のレベルに到達する上で課題に直面しています。この相違は、2 つのプラットフォーム間のアーキテクチャの違いから生じます。

圧縮 GC と非圧縮 GC

Go のガベージ コレクターは非圧縮であり、オブジェクトを移動しません。断片化を排除するためにメモリの周囲に配置されます。これにより、実装が簡素化され、メモリ リークのリスクが軽減されます。ただし、メモリのオーバーヘッドが増加し、キャッシュの使用効率が低下する可能性があります。

対照的に、Azul のポーズレス コレクター、Redhat の Shenandoah、Oracle の ZGC などの商用 JVM GC は圧縮コレクターです。圧縮により、メモリの効率的な再利用が可能になり、断片化が減少し、キャッシュの局所性が向上します。ただし、コレクタが複雑になり、メジャー コレクション中に一時停止時間が長くなる可能性があります。

世代 GC と非世代 GC

Go の GC は非世代です。つまり、すべてのオブジェクトを単一のスペースで管理します。このシンプルさによりオーバーヘッドが削減され、一時停止時間が短縮されます。ただし、ライフスパンが異なるオブジェクトのメモリ割り当ての最適化にはそれほど効果的ではない可能性があります。一方、

JVM GC は通常、世代別です。オブジェクトの経過時間に基づいてヒープを複数の世代に分割します。オブジェクトは若い世代に割り当てられ、コレクションが存続するにつれて古い世代に昇格します。このアプローチでは、存続期間の長いオブジェクトの収集頻度を減らすことでパフォーマンスを向上させることができます。

ライト バリア

Go の GC には、オブジェクトを追跡する命令をコードに挿入するライト バリアが必要です。突然変異。これにより、GC はコレクション中に移動されたオブジェクトへの参照を識別して更新できるようになります。書き込みバリアはオーバーヘッドをもたらし、パフォーマンスに影響を与える可能性があります。

JVM GC は通常、書き込みバリアを必要としません。代わりに、保守的なスキャンまたは世代別の手法に依存して、収集中に参照を識別して更新します。

他のメトリクスよりも一時停止時間に重点を置く

Go の設計者は、低い GC 一時停止を優先しました。スループットやメモリ フットプリントなどの他のパフォーマンス指標を犠牲にして、一方、JVM GC は、スループット、レイテンシー、メモリ使用量などのパフォーマンス指標のバランスを考慮して最適化することがよくあります。

結論として、Go の非圧縮、非世代コレクタと圧縮、世代別 JVM コレクタのアーキテクチャの違いが、2 つのプラットフォーム間の GC 一時停止時間の差に寄与しています。 ZGC や Shenandoah などの最近の進歩により、JVM の一時停止時間は大幅に短縮されましたが、短い一時停止時間に重点を置いた Go は、その設計上の選択により、依然として JVM GC に匹敵しません。

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