ในตอนก่อนหน้าของ Ruby Magic เราพูดถึงว่าทำไมต้องมี Garbage Collection (GC) และการทำงานโดยทั่วไป ในโพสต์นี้เราจะเจาะลึกเข้าไปในการนำไปใช้งานใน Ruby
การนำ Ruby มาใช้งานต่างๆ
มีการนำ Ruby มาใช้งานหลายรูปแบบ สามตัวที่นิยมคือ MRI (Matz's Ruby Interpreter), Rubinius และ JRuby การนำ Ruby มาใช้งานต่างกันใช้วิธี GC ต่างกัน ในบทความนี้เราจะเน้นที่ MRI ซึ่งเป็นสิ่งที่นักพัฒนา Ruby ส่วนใหญ่ใช้
Heap ของ Ruby
คอมพิวเตอร์มีหน่วยความจำ 2 ประเภท: Stack และ Heap Stack เร็วมากและเป็น local ในบริบทของการเรียกฟังก์ชัน หมายความว่าตัวแปรที่ประกาศใน stack จะถูกปลดทันทีเมื่อฟังก์ชันจบ Stack จำกัดขนาดมาก จึงไม่สามารถจัดเก็บอ็อบเจ็กต์ขนาดใหญ่ที่มีข้อมูลรูปภาพหรือไฟล์ได้
สิ่งนี้ไม่เหมาะกับการจัดเก็บอ็อบเจ็กต์ Ruby อ็อบเจ็กต์เหล่านี้มักคงอยู่เกินกว่าการเรียกเมธอッド นอกจากนี้ ยากเกือบจะคาดการณ์ว่าอ็อบเจ็กต์จะใหญ่เกินกว่า stack หรือไม่
ดังนั้น Ruby จึงใช้หน่วยความจำอีกประเภท: heap บน heap โปรแกรมสามารถขอหน่วยความจำบางส่วน และรับผิดชอบทำความสะอาดเมื่อใช้เสร็จ Ruby ใช้สิ่งนี้โดยการขอ slab หน่วยความจำเดียวเพื่อจัดเก็บอ็อบเจ็กต์ Ruby เรียกว่า heap ของ Ruby
| สรุป Stack และ Heap | |
|---|---|
| หน่วยความจำ Stack | เร็วมาก หน่วยความจำที่ใช้ถูกปลดอัตโนมัติเมื่อการเรียกฟังก์ชันจบ จำกัดขนาดมาก |
| หน่วยความจำ Heap | ช้ากว่า stack เล็กน้อย ไม่มีการทำความสะอาดอัตโนมัติ ขนาดจำกัดเพียงแค่หน่วยความจำที่มีอยู่ของคอมพิวเตอร์ |
ดังนั้น อ็อบเจ็กต์ Ruby จะถูกจัดสรรบน heap ของ Ruby เสมอ หากขนาดเล็กกว่า 40 ไบต์ เนื้อหาสามารถฝังอยู่ในอ็อบเจ็กต์ได้โดยตรง มิฉะนั้น อ็อบเจ็กต์จะชี้ไปยังส่วนหน่วยความจำแยกบน heap ของ Ruby อ็อบเจ็กต์ Ruby ของคุณมักจัดเก็บอยู่ในสองตำแหน่งที่ต่างกันในหน่วยความจำ เมื่อ heap ของ Ruby เต็ม จะสร้าง heap ใหม่สำหรับอ็อบเจ็กต์ใหม่
Mark and Sweep
MRI ใช้อัลกอริทึม GC ที่เรียกว่า Mark and Sweep ทำงานโดยทำ mark phase ก่อน ใน mark phase Garbage Collector จะสแกนอ็อบเจ็กต์ที่มีอยู่ทั้งหมดและตั้งค่า flag marked บนทุกอ็อบเจ็กต์ที่เชื่อว่าสามารถทำความสะอาดได้
Mark phase หยุดการทำงานของโค้ดของคุณ เหตุผลคือ Garbage Collector ต้องเข้าใจความสัมพันธ์ระหว่างอ็อบเจ็กต์ทั้งหมดที่มีอยู่ หากโปรแกรมทำงานระหว่างกระบวนการ mark สิ่งต่างๆ อาจเปลี่ยนแปลงและ Garbage Collector จะไม่แน่ใจเกี่ยวกับสถานะปัจจุบันของอ็อบเจ็กต์
ثانيًا sweep phase เริ่มต้น ทำงานในพื้นหลังบน Ruby 1.9 ขึ้นไป Garbage Collector ปลดอ็อบเจ็กต์ที่ถูก mark ใน mark phase ทีละน้อย หน่วยความจำจะพร้อมใช้งานอีกครั้งหลัง sweep เสร็จ
เนื่องจาก mark phase หยุดการทำงานของโค้ด นี่คือจุดที่ปัญหาใน production อาจเกิดขึ้น sweep phase ค่อนข้างเป็นกลาง
| สรุป Mark and Sweep | |
|---|---|
| Mark phase | สแกนอ็อบเจ็กต์ที่มีอยู่ ตั้งค่า mark flag หากอ็อบเจ็กต์สามารถทำความสะอาดได้ หยุดการทำงานของโค้ด |
| Sweep phase | ทำงานในพื้นหลัง ทำความสะอาดอ็อบเจ็กต์ที่ถูก mark หน่วยความจำพร้อมใช้งานอีกครั้งหลัง sweep เสร็จ |
Major และ Minor GC runs
ใน Ruby 2.1+ Garbage Collector ทำ major และ minor runs มันติดตามว่าอ็อบเจ็กต์ไหนใหม่ หากอ็อบเจ็กต์รอดชีวิตผ่าน GC runs หลายครั้ง จะถูก mark ว่าเก่า อ็อบเจ็กต์เก่าจะถูกละเลยใน minor runs ทำให้ minor runs น้อยกว่าการรบกวน เพราะ Garbage Collector ต้องสแกนเฉพาะอ็อบเจ็กต์ที่เพิ่งจัดสรร
สิ่งนี้มีประโยชน์เพราะบ่อยครั้งที่ส่วนหนึ่งของหน่วยความจำไม่ควรถูกทำความสะอาด เมื่อคุณ boot Rails มันโหลด Rails framework ทั้งหมดเข้าหน่วยความจำ นั่นจะอยู่ตลอดอายุการทำงาน จึงจะเป็นการสูญเปล่าทรัพยากรที่จะตรวจสอบอ็อบเจ็กต์เหล่านี้ทุกครั้ง
| Major และ Minor runs | |
|---|---|
| Major run | รันน้อยกว่า รันได้ยากกว่า |
| Minor run | ละเลยอ็อบเจ็กต์เก่า รันบ่อยกว่า รบกวนน้อยกว่า |
สำหรับผู้ที่อยากเจาะลึกกว่า
เราเรียนรู้มากมายจากบล็อกของ Aman Gupta ดูสิ้นั้นถ้าอยากเจาะลึกเรื่องนี้เพิ่มเติม
ตอนหน้า: การปรับ Garbage Collection เชิงปฏิบัติ
มีเมตริกหลายอย่างที่คุณสามารถวัดและการเปลี่ยนแปลงการตั้งค่าที่สามารถทำได้เพื่อปรับแต่งการทำงานของ Garbage Collector ในตอนหน้าของซีรีส์ GC นี้ เราจะพูดถึงเมตริกและพารามิเตอร์การตั้งค่าเหล่านี้
