Garbage Collection in Software Performance Engineering

Abstract

Title Garbage Collection in Software Performance Engineering Author Peter Libič peter.libic@d3s.mff.cuni.cz Advisor doc. Ing. Petr Tůma, Dr. petr.tuma@d3s.mff.cuni.cz Department Department of Distributed and Dependable Systems Faculty of Mathematics and Physics Charles University Malostranské nám. 25, 118 00 Prague, Czech Republic Abstract The increasing popularity of languages with automatic memory management makes the garbage collector (GC) performance key to effective application execution. Unfortunately, performance behavior of contemporary GC is not well understood by the application developers and often ignored by the per- formance model designers. In this thesis, we (1) evaluate nature of GC overhead with respect to its effect on accuracy of performance models. We assess the possibility to model GC overhead as a black-box and identify workload characteristics that contribute to GC performance. Then we (2) design an analytical model of one-generation collector and a simulation model of both one-generation and two-generation collectors. These models rely on application characteristics. We evaluate the accuracy of such models and perform an analysis of their sensitivity to the inputs. Using the model we expose the gap between under- standing the GC overhead based on knowing the algorithm...

Název Garbage Collection in Software Performance Engineering Autor Peter Libič peter.libic@d3s.mff.cuni.cz Školitel doc. Ing. Petr Tůma, Dr. petr.tuma@d3s.mff.cuni.cz Katedra Katedra distribuovaných a spolehlivých systémů Matematicko-fyzikální fakulta Univerzita Karlova v Praze Malostranské nám. 25, 118 00 Praha 1, ČR Abstrakt Zvyšující se popularita jazyků s automatickou správou paměti dělá z vý- konnosti garbage collectorů (GC) klíčový prvek efektivního běhu aplikací. Bohužel, pro aplikační vývojáře není lehké porozumět chování GC z hlediska výkonnosti a návrháři výkonnostních modelů chování GC často ignorují. V této práci (1) vyhodnotíme podstatu režie GC s ohledem na její vliv na přesnost modelů výkonnosti. Zhodnotíme možnost modelovat GC jako black- box model a zjistíme charakteristiky programů, které ovlivňují výkon GC. Poté (2) navrhneme analytický model jednogeneračního kolektoru a sim- ulační modely jednogeneračního a dvougeneračního kolektoru. Tyto modely závisí na vlastnostech aplikací. Zhodnotíme přesnost těchto modelů a an- alyzujeme jejich citlivost na přesnost vstupů. Pomocí modelu ukážeme na rozdíly v chápání režie GC, pokud je založeno na znalosti algoritmu nebo skutečné implementaci...