X-Git-Url: https://git.llucax.com/z.facultad/75.00/informe.git/blobdiff_plain/a12d176928b68dd84292540dba539cdb75e6f102..8467f5df997cd28332cbd57ad5917b6bfb287365:/source/dgc.rst?ds=sidebyside diff --git a/source/dgc.rst b/source/dgc.rst index f3327bd..a457444 100644 --- a/source/dgc.rst +++ b/source/dgc.rst @@ -4,7 +4,7 @@ de recolección de basura en dicho lenguaje (se explica por qué las particularidades descriptas en la sección anterior complican la recolección de basura y cuales son las que más molestan). - ESTADO: SIN EMPEZAR, REVISAR LO HECHO + ESTADO: TERMINADO .. _dgc: @@ -12,14 +12,160 @@ Recolección de basura en D ============================================================================ -TODO +D_ propone un nuevo desafío en cuanto al diseño de un recolector de basura, +debido a la gran cantidad características que tiene y paradigmas que soporta. +D_ ya cuenta con un recolector que hace lo necesario para funcionar de forma +aceptable, pero su diseño e implementación son relativamente sencillas +comparadas con el :ref:`estado del arte ` de la recolección de basura +en general. Además la implementación actual presenta una serie de problemas +que se evidencia en las quejas que regularmente la comunidad de usuarios de D_ +menciona en el grupo de noticias. +En esta sección se analizarán las necesidades particulares de D_ con respecto +a la recolección de basura. También se analiza el diseño e implementación del +recolector actual y finalmente se presenta una recompilación de los +principales problemas que presenta. -Dificultades para recolectar basura en D + + +.. _dgc_needs: + +Características y necesidades particulares de D_ ---------------------------------------------------------------------------- -TODO +En esta sección se hará un recorrido por las características y necesidades +particulares que tiene D_ como lenguaje con respecto a la recolección de +basura. + + + +.. _dgc_prob_low_level: + +Programación de bajo nivel (*system programming*) +~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ + +Sin dudas las características de D_ que lo hacen más complejo a la hora de +implementar un recolector de basura son sus capacidades de programación de +bajo nivel (ver :ref:`d_low_level`). + +Al proveer acceso a *aasembly*, permitir estructuras de tipo *union* y ser +compatible con C/C++, el recolector de basura tiene muchas restricciones. Por +ejemplo debe tratar de forma conservativa los registros y el *stack*, ya que +es la única forma de interactuar de forma segura con C/C++ y *assembly*. + +Además debe poder interactuar con manejo de memoria explícito, ya sea +omitiendo por completo el *heap* del recolector o liberando explícitamente +memoria de éste. Esta característica es muy inusual en un recolector, +a excepción de recolectores conservativos diseñados para C/C++ que tienen las +mismas (o más) limitaciones. + +El control sobre la alineación de memoria es otra complicación sobre el +recolector de basura, incluso aunque éste sea conservativo. Dado que tratar la +memoria de forma conservativa byte a byte sería impracticable (tanto por la +cantidad de falsos positivos que esto provocaría como por el impacto en la +eficiencia por el exceso de posibles punteros a revisar, además de lo +ineficiente que es operar sobre memoria no alineada), en general el recolector +asume que el usuario nunca va a tener la única referencia a un objeto en una +estructura no alineada al tamaño de palabra. + + + +.. _d_prob_high_level: + +Programación de alto nivel +~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ + +Las características de programación de alto nivel también impone dificultades +o restricciones al recolector de basura (ver :ref:`d_high_level`). Por ejemplo +el soporte de rebanado (*slicing*) de arreglos hace que el recolector deba +soportar punteros *interiores* [#dgcinterior]_ (esto también es necesario +porque en general en D_ o en cualquier lenguaje de bajo nivel se puede tener +un puntero a cualquier parte de una celda). + +.. [#dgcinterior] Los punteros *interiores* son aquellos que en vez de apuntar + al inicio de una celda, apuntan a una dirección arbitraria dentro de ella. + Esto no es posible en muchos lenguajes de programación, como por ejemplo + Java_, lo que simplifica la recolección de basura. + +Los arreglos dinámicos y asociativos en particular dependen fuertemente del +recolector de basura, en particular cuando se agregan elementos (o se +concatenan dos arreglos). + +Dado que los *strings* son arreglos dinámicos y que el lenguaje provee un buen +soporte de arreglos dinámicos y asociativos y *slicing*, es de esperarse que +el recolector deba comportarse de forma correcta y eficiente ante las +operaciones más típicas de estas estructuras que dependan de él. + + + +.. _dgc_prob_types: + +Información de tipos +~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ + +Hasta aquí D_ comparte todas las restricciones con respecto a la recolección +de basura con los lenguajes de bajo nivel que no tienen ningún soporte para +recolectar basura. Sin embargo, a diferencia de éstos, D_ tiene una +información de tipos más rica. Al momento de asignar memoria D_ puede proveer +cierta información sobre el objeto a asignar (como si puede contener punteros +o no) que puede ser utilizada por el recolector para realizar una recolección +más precisa (ver :ref:`gc_conserv`). + +En general esta información no es suficiente como para implementar un +recolector completamente preciso (no al menos sin agregar un mejor soporte de +reflexión al lenguaje) pero puede ser de ayuda considerable para el +recolector. + + + +.. _dgc_prob_final: + +Orientación a objetos y finalización +~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ + +D_ soporta el paradigma de orientación a objetos, donde es común permitir que +un objeto, al ser destruido, realice alguna tarea de finalización (a través de +una función miembro llamada *destructor*, o ``~this()`` en D_). Esto significa +que el recolector, al encontrar que un objeto no es más referenciados, debe +ejecutar el destructor. + +La especificación dice: + + The garbage collector is not guaranteed to run the destructor for all + unreferenced objects. Furthermore, the order in which the garbage collector + calls destructors for unreference objects is not specified. This means that + when the garbage collector calls a destructor for an object of a class that + has members that are references to garbage collected objects, those + references may no longer be valid. This means that destructors cannot + reference sub objects. + +Afortunadamente el orden de finalización no está definido, ya que esto sería +extremadamente difícil de proveer por un recolector (si no imposible). Esto +significa que si bien se ejecutan el destructores de los objetos que dejan de +ser alcanzables desde el *root set*, no se define en que orden se hace, y por +lo tanto un objeto no puede acceder a sus atributos que sean referencias +a otros objetos en un destructor. + +Esta restricción en realidad se ve relaja con el soporte de *RAII*. Si se +utiliza la palabra clave ``scope`` al crear una serie de objetos, estos serán +destruídos determinísticamente al finalizar el *scope* actual en el orden +inverso al que fueron creados y, por lo tanto, un usuario podría hacer uso de +los atributos que sean referencias a otros objetos creados con ``scope`` si el +orden en que fueron creados (y por lo tanto en que serán destruidos) se lo +permite. + +Sin embargo no hay forma actualmente de saber dentro de un destructor si este +fue llamado determinísticamente o no, por lo tanto es virtualmente imposible +hacer uso de esta distinción, a menos que una clase sea declarada para ser +creada solamente utilizando la palabra reservada ``scope``. + +Cabe aclarar que estrictamente hablando, según la especificación de D_, el +recolector no debe garantizar la finalización de objetos bajo ninguna +circunstancia, es decir, el recolector podría no llamar a ningún destructor. +Sin embargo esto es probablemente un problema de redacción vaga y dadas las +garantías que provee la implementación actual la comunidad de D_ cuenta con +ellas porque además son deseables (y sencillas de implementar). @@ -1222,90 +1368,355 @@ asignación de memoria. -.. _dgc_problems: +.. _dgc_good: -Problemas y limitaciones +Características destacadas ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ -TODO - - +Si bien el recolector en términos generales no se aleja mucho de un +:ref:`marcado y barrido clásico `, tiene algunas mejoras por +sobre el algoritmo más básicos que vale la pena destacar: -Como se ha visto, D_ es un lenguaje de programación muy completo, pero aún -tiene algunos aspectos inconclusos. Su recolector de basura está en un estado -de evolución muy temprana. Se trata de un marcado y barrido (*mark and sweep*) -conservativo que, en ciertas circunstancias, no se comporta como es debido, ya -que revisa toda la memoria del programa en busca de referencias a objetos en -el *heap* (en vez de revisar sólo las partes que almacenan punteros). Esto -produce que, en ciertos casos, por ejemplo al almacenar arreglos de número -o *strings* en la pila, el recolector de basura se encuentre con *falsos -positivos*, pensando que un área del *heap* está siendo utilizada cuando en -realidad el puntero que hacía referencia a ésta no era tal. Este efecto puede -llevar a la pérdida de memoria masiva, llegando al límite de que eventualmente -el sistema operativo tenga que matar al programa por falta de memoria -[DNG46407]_. Aún cuando el programa no tenga estos problemas de por sí, por -usar datos que no pueden ser confundidos con direcciones de memoria, este -problema podría ser explotado por ataques de seguridad, inyectando valores que -sí sean punteros válidos y provocando el efecto antes mencionado que deriva en -la terminación abrupta del programa [DNG35364]_. Finalmente, a estos problemas -se suman los problemas de *performance* [DNG43991]_. - -Es difícil que D_ pueda ser un lenguaje de programación exitoso si no provee un -recolector de basura eficiente y que realmente evite la pérdida masiva de -memoria. Por otro lado, D_ podría atraer a una base de usuarios mucho más -amplia, si la gama de estrategias de recolección es más amplia, pudiendo lograr -adaptarse a más casos de uso sin llegar al límite de tener que caer en el -manejo explícito de memoria y perder por completo las ventajas de la -recolección de basura (con la consecuencia ya mencionada de que el manejo de -memoria tenga que pasar a ser parte de las interfaces y la complejidad que esto -agrega al diseño -y uso- de una biblioteca). - +Organización del *heap* +^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^ +El *heap* está organizado de una forma que, si bien no emplea las técnicas más +modernas que pueden observarse en el estado del arte (como :ref:`regiones +`), es relativamente sofisticada. El esquema de *pools* +y bloques permite disminuir considerablemente los problemas de *fragmentación* +de memoria y evita búsquedas de *huecos* que pueden ser costosas (como +*best-fit* [#dgcbestfit]_) o desperdiciar mucho especio (como *first-fit* +[#dgcfirstfit]_), logrando un buen equilibrio entre velocidad y espacio +desperdiciado. + +.. [#dgcbestfit] Las búsquedas de tipo *best-fit* son aquellas donde se busca + el *hueco* en el *heap* (es decir, una región contínua de memoria + libre) que mejor se ajuste al tamaño del objeto a asignar. Es decir, el + *hueco* más pequeño lo suficientemente grande como para almacenarlo. + +.. [#dgcfirstfit] Las búsquedas de tipo *first-fit* son aquellas donde se busca + el primer *hueco* en el *heap* (es decir, una región contínua de memoria + libre) que sea lo suficientemente grande como para almacenar el objeto + a asignar. + + +Fase de marcado iterativa +^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^ +A diferencia del algoritmo clásico recursivo, el algoritmo del recolector +actual es iterativo. El algoritmo recursivo tiene un problema fundamental: se +puede llegar a un desbordamiento de pila (o *stack overflow*). La cantidad de +recursiones necesarias es, en el peor caso, :math:`O(|Live \thickspace set|)` +(por ejemplo, si todas las celdas del *heap* formaran una lista simplemente +enlazada). Hay muchas técnicas para lidiar con este problema, algunas que +podrían aplicarse a D_ y otras que no (como *pointer reversal*) [JOLI96]_. El +recolector actual, sin embargo, cambia complejidad en espacio por complejidad +en tiempo, utilizando un algoritmo iterativo que es constante (:math:`O(1)`) +en espacio, pero que requiere varias pasada sobre el *heap* en vez de una (la +cantidad de pasadas es en el peor caso, al igual que la cantidad de +recursiones del algoritmo recursivo, :math:`O(|Live \thickspace set|)`, pero +cada pasada se realiza por sobre todo el *heap*). + + +Conjuntos de bits para indicadores +^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^ +El algoritmo cláscio propone almacenar en la propia celda la marca (para la +fase de marcado) y otros indicadores. El algoritmo del recolector actual +utiliza conjuntos de bits. Esto trae dos ventajas principales: + +* Permite minimizar el espacio requerido, ya que de otra forma en general se + desperdicia una palabra entera como cabecera de celda para guardar este tipo + de información. + +* Mejora la localidad de referencia, ya que los indicadores se escriben de + forma muy compacta y en una región de memoria contígua que generalmente + puede entrar en el cache o en pocas páginas de memoria acelerando + considerablemente la fase de marcado. + + + +.. _dgc_bad: +Problemas y limitaciones +~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ -Soluciones Propuestas +A continuación se presentan los principales problemas encontrados en la +implementación actual del recolector de basura de D_. Estos problemas surgen +principalmente de la observación del código y de aproximadamente 3 años de +participación y observación del grupo de noticias, de donde se obtuvieron los +principales problemas percibidos por la comunidad que utiliza el lenguaje. + + +Complejidad del código y documentación +^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^ +El análisis del código fue muy complicado debido a la falta de documentación +y desorganización del código. Además se nota que el recolector ha sido escrito +en una fase muy temprana y que a ido evolucionando a partir de ello de forma +desprolija y sin ser rescrito nunca para aprovechar las nuevas características +que el lenguaje fue incorporando (por ejemplo *templates*). + +Estos dos problemas (código complicado y falta de documentación) producen un +efecto de círculo vicioso, porque provocan que sea complejo entender el +recolector actual y en consecuencia sea muy complicado escribir documentación +o mejorarlo. Esto a su vez provoca que, al no disponer de una implementación +de referencia sencilla, sea muy difícil implementar un recolector nuevo. + +Este es, probablemente, la raíz de todos los demás problemas del recolector +actual. Para ilustrar la dimensión del problema se presenta la implementación +real de la función ``bigAlloc()``:: + + /** + * Allocate a chunk of memory that is larger than a page. + * Return null if out of memory. + */ + void *bigAlloc(size_t size) + { + Pool* pool; + size_t npages; + size_t n; + size_t pn; + size_t freedpages; + void* p; + int state; + + npages = (size + PAGESIZE - 1) / PAGESIZE; + + for (state = 0; ; ) + { + // This code could use some refinement when repeatedly + // allocating very large arrays. + + for (n = 0; n < npools; n++) + { + pool = pooltable[n]; + pn = pool.allocPages(npages); + if (pn != OPFAIL) + goto L1; + } + + // Failed + switch (state) + { + case 0: + if (disabled) + { state = 1; + continue; + } + // Try collecting + freedpages = fullcollectshell(); + if (freedpages >= npools * ((POOLSIZE / PAGESIZE) / 4)) + { state = 1; + continue; + } + // Release empty pools to prevent bloat + minimize(); + // Allocate new pool + pool = newPool(npages); + if (!pool) + { state = 2; + continue; + } + pn = pool.allocPages(npages); + assert(pn != OPFAIL); + goto L1; + case 1: + // Release empty pools to prevent bloat + minimize(); + // Allocate new pool + pool = newPool(npages); + if (!pool) + goto Lnomemory; + pn = pool.allocPages(npages); + assert(pn != OPFAIL); + goto L1; + case 2: + goto Lnomemory; + default: + assert(false); + } + } + + L1: + pool.pagetable[pn] = B_PAGE; + if (npages > 1) + cstring.memset(&pool.pagetable[pn + 1], B_PAGEPLUS, npages - 1); + p = pool.baseAddr + pn * PAGESIZE; + cstring.memset(cast(char *)p + size, 0, npages * PAGESIZE - size); + debug (MEMSTOMP) cstring.memset(p, 0xF1, size); + //debug(PRINTF) printf("\tp = %x\n", p); + return p; + + Lnomemory: + return null; // let mallocNoSync handle the error + } + +Se recuerda que la semántica de dicha función es la misma que la de la función +``new_big()`` presentada en :ref:`dgc_algo_alloc`. + +Además, como se comentó en la sección anterior, los algoritmos en la +implementación real están considerablemente menos modularizados que los +presentados en la sección :ref:`dgc_algo`. Por ejemplo, la función +``fullcollect()`` son 300 líneas de código. -Para poder implementar un recolector de basura no conservativo es necesario -disponer de un soporte de reflexión (en tiempo de compilación [DNG44607]_ y de -ejecución [DNG29291]_) bastante completo . De otra forma es imposible -distinguir si un área de memoria de la pila es utilizada como un puntero o como -un simple conjunto de datos. D_ provee algún grado de reflexión, pero muy -limitado como para poder obtener este tipo de información. Ya hay un plan para -agregar mayores capacidades de reflexibilidad [DNG6842]_, y un pequeño avance -en este sentido en la `versión 1.001`_, pero con algunos problemas [DNG6890]_ -[DNG6893]_. -.. _`versión 1.001`: http://www.digitalmars.com/d/changelog.html#new1_001 +Memoria *encomendada* +^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^ +Como se comentó en la sección anterior, diferenciar entre memoria +*encomendada* de memoria *no-encomendada* es complejo y levemente costoso (en +particular para sistemas operativos que no hacen esta distinción, al menos +explícitamente, donde no hay ningún beneficio en realizar esta distinción). + +Incluso para Microsoft Windows, la ventaja de realizar esta distinción es +discutible. + + +Precisión +^^^^^^^^^ +Este fue historicamente uno de los problemas principales del recolector de D_ +[NGD46407]_ [NGD35364]_. Sin embargo, desde que, en la versión 1.001, se ha +incorporado la capacidad de marcar un bloque como de datos puros (no contiene +punteros, el atributo ``NO_SCAN``) [NGA6842]_, la gravedad de esos problemas ha +disminuído considerablemente, aunque siguieron reportándose problemas más +esporádicamente [NGD54084]_ [NGL13744]_. + +De todas maneras queda mucho lugar para mejoras, y es un tema recurrente en el +grupo de noticias de D_ y se han discutido formas de poder hacer que, al menos +el *heap* sea preciso [NGD44607]_ [NGD29291]_. Además se mostro un interés +general por tener un recolector más preciso [NGDN87831]_, pero no han habido +avances al respecto. + +Otra forma de minimizar los efectos de la falta de precisión que se ha +sugerido reiteradamente en el grupo es teniendo la +posibilidad de indicar cuando no pueden haber punteros interiores a un bloque +[NGD89394]_ [NGD71869]_. Esto puede ser de gran utilidad para objetos grandes +y en particular para mejorar la implementación de de arreglos asociativos. + + +Referencias débiles +^^^^^^^^^^^^^^^^^^^ +El recolector actual no dispone de soporte de *referencias débiles* +[#dgcweakref]_, sin embargo hay una demanda [NGD86840]_ [NGD13301]_ [NGL8264]_ +[NGD69761]_ [NGD74624]_ [NGD88065]_ -Se han propuesto otros métodos e implementaciones de recolector de basura, por -ejemplo colectores con movimiento (*moving collectors*) [DNG42557]_ y conteo de -referencias [DNG38689]_. Pero D_ es un lenguaje muy particular en cuanto a la -recolección de basura (al permitir :ref:d_low_level hay muchas consideraciones -a las que otros lenguajes no deben enfrentarse) y no es sencillo pensar en -otras implementaciones sin hacer modificaciones de base al lenguaje. +.. [#dgcweakref] Una referencia débil (o *weak reference* en inglés) es + aquella que que no protege al objeto referenciado de ser reciclado por el + recolector. +Para cubrir esta demanda, se han implementado soluciones como biblioteca para +suplir la inexistencia de una implementación oficial [NGA9103]_. +Sin embargo éstas son en general poco robustas y extremadamente dependientes +de la implementación del recolector y, en general, presentan problemas muy +sutiles [NGD88065]_. Por esta razón se ha discutido la posibilidad de incluir +la implementación de *referencias débiles* como parte del lenguaje +[NGD88559]_. -Problemas para Implementar Colectores con Movimiento -El principal problema es la capacidad de D_ de manipular punteros y otras -estructuras de bajo nivel, como uniones. O incluso la capacidad de interactuar -con C. Al mover un objeto de un área de memoria a otro, es necesario actualizar -todos los punteros que apuntan a éste. En D_ esta tarea no es trivial -[DNG42564]_ +Concurrencia +^^^^^^^^^^^^ +El soporte actual de concurrencia, en todos sus aspectos, es muy primitivo. El +recolector apenas soporta múltiples *mutators* pero con un nivel de +sincronización excesivo. +Se ha sugerido en el pasado el uso de *pools* y listas de libres específicos +de hilos, de manera de disminuir la contención, al menos para la asignación de +memoria [NGD75952]_ [NGDN87831]_. +Además se ha mostrado un interés por tener un nivel de concurrencia aún mayor +en el recolector, para aumentar la concurrencia en ambientes *multi-core* en +general pero en particular para evitar grandes pausas en programas con +requerimientos de tiempo real, historicamente una de las principales críticas +al lenguaje [NGDN87831]_ [NGL3937]_ [NGD22968]_ [NGA15246]_ [NGD5622]_ +[NGD2547]_ [NGD18354]_. -Problemas para Implementar Conteo de Referencias -Este tipo de recolectores reparten la carga de la recolección de forma uniforme -a lo largo (y a la par) de la ejecución del programa. El problema principal -para implementar este tipo de recolección es la necesidad de soporte en el -compilador (cada asignación debe ser acompañada por el incremento/decremento de -contadores de referencia), a menos que se implemente en una biblioteca. Por -otro lado, características como el rebanado de arreglos (ver :ref:d_high_level) -son difíciles de proveer con el conteo de referencias, entre otros problemas -[DNG38704]_. +Finalización +^^^^^^^^^^^^ +El recolector actual no garantiza la finalización de objetos. En particular +los objetos no son finalizados (es decir, no se llama a sus destructores) +si aún alcanzables desde el *root set* cuando el programa termina. Cabe +destacar que esto puede darse porque hay una referencia real desde el *root +set* (en cuyo caso queda bajo el control del usuario) pero también, dado que +el *root set* se visita de forma conservativa, se puede deber a un falso +positivo, en cuyo caso la omisión de la finalización queda por completo fuera +del control del usuario (y lo que es aún peor, el usuario no puede ser +siquiera notificado de esta anomalía). + +Si bien la especificación de D_ no requiere esta capacidad (de hecho, +rigurosamente hablando la especificación de D_ no garantiza la finalización de +objetos bajo ninguna circunstancia), no hay mayores problemas para implementar +un recolector que de este tipo de garantías [NGD88298]_. + +Además los objetos pueden ser finalizados tanto determinísticamente +(utilizando ``delete`` o ``scope``; ver secciones :ref:`d_low_level` +y :ref:`d_dbc`) como no deterministicamente (cuando son finalizados por el +recolector). En el primer caso se puede, por ejemplo, acceder sus atributos +u otra memoria que se conozca *viva*, mientras que en el segundo no. Sin +embargo un destructor no puede hacer uso de esta distinción, haciendo que la +finalización determinística tenga a fines prácticos las mismas restricciones +que la finalización no deterministica. Es por esto que se ha sugerido permitir +al destructor distinguir estos dos tipos de finalización [NGD89302]_. + + +Eficiencia +^^^^^^^^^^ +La eficiencia en general del recolector es una de las críticas frecuentes. Si +bien hay muchos problemas que han sido resueltos, en especial por la inclusión +de un mínimo grado de precisión en la versión 1.001, en la actualidad se +siguen encontrando en el grupo de noticias críticas respecto a esto +[NGD43991]_ [NGD67673]_ [NGD63541]_ [NGD90977]_. + +La principal causa de la ineficiencia del recolector actual es, probablemente, +lo simple de su algoritmo principal de recolección. Más allá de una +organización del *heap* moderadamente apropiada y de utilizar conjuntos de +bits para la fase de marcado, el resto del algoritmo es casi la versión más +básica de marcado y barrido. Hay mucho lugar para mejoras en este sentido. + + +Detalles +^^^^^^^^ +Finalmente hay varios detalles en la implementación actual que podrían +mejorarse: + +Listas de libres: + hay 12 listas de libres, como para guardar bloques de tamaño de ``B_16`` + a ``B_2048``, ``B_PAGE``, ``B_PAGEPLUS``, ``B_UNCOMMITTED`` y ``B_FREE``; + sin embargo solo tienen sentido los bloques de tamaño ``B_16`` a ``B_2048``, + por lo que 4 de esas listas no se utilizan. + +Conjuntos de bits para indicadores: + los indicadores para la fase de marcado y otras propiedades de un bloque son + almacenados en conjuntos de bits que almacenan los indicadores de todos los + bloques de un *pool*. Si bien se ha mencionado esto como una ventaja, hay + lugar todavía como para algunas mejoras. Como un *pool* tiene páginas con + distintos tamaños de bloque, se reserva una cantidad de bits igual a la + mayor cantidad posible de bloques que puede haber en el *pool*; es decir, se + reserva 1 bit por cada 16 bytes del *pool*. Para un *pool* de 1 MiB (tamaño + mínimo), teniendo en cuenta que se utilizan 5 conjuntos de bits (``mark``, + ``scan``, ``finals``, ``freebits`` y ``noscan``), se utilizan 40 KiB de + memoria para conjuntos de bits (un 4% de *desperdicio* si, por ejemplo, ese + *pool* estuviera destinado por completo a albergar un solo objeto grande; lo + que equivaldría al 2560 objetos de 16 bytes desperdiciados en bits + inutilizados). + +Repetición de código: + Hay algunos fragmentos de código repetidos inecesariamente. Por ejemplo en + varios lugares se utilizan arreglos de tamaño variable que se implementan + repetidas veces (en general como un puntero al inicio del arreglo más el + tamaño actual del arreglo más el tamaño de la memoria total asignada + actualmente). Esto es propenso a errores y difícil de mantener. + +Uso de señales: + el recolector actual utiliza las señales del sistema operativo ``SIGUSR1`` + y ``SIGUSR2`` para pausar y reanudar los hilos respectivamente. Esto + puede traer incovenientes a usuarios que desean utilizar estas + señales en sus programas (o peor aún, si interactúan con bibliotecas + de C que hacen uso de estas señales) [NGD5821]_. + +Marcado iterativo: + si bien esto se mencionó como algo bueno del recolector actual, es un + compromiso entre tiempo y espacio, y puede ser interesante analizar otros + métodos para evitar la recursión que no requieran tantas pasadas sobre el + *heap*. .. include:: links.rst