X-Git-Url: https://git.llucax.com/z.facultad/75.00/informe.git/blobdiff_plain/d325ba11aa45fb60fab88b72b37e129115caf95a..409ef528d2b45bdcbcd6868b3d0f82c1edf8e748:/source/conclusion.rst?ds=sidebyside diff --git a/source/conclusion.rst b/source/conclusion.rst index 945513d..ae6528d 100644 --- a/source/conclusion.rst +++ b/source/conclusion.rst @@ -2,7 +2,7 @@ .. Se presentan las conclusiones del trabajo, comparando los resultados obtenidos con el punto de partida. Se mencionan puntos pendientes o nuevas líneas de investigación. - ESTADO: EMPEZADO + ESTADO: TERMINADO .. _conclusion: @@ -63,6 +63,8 @@ total de ejecución de hasta 5 veces. +.. _con_pending: + Puntos pendientes, problemas y limitaciones ---------------------------------------------------------------------------- @@ -228,9 +230,10 @@ y limitaciones conocidas. A continuación se describe cada una de ellos. precio sin obtener los beneficios. Queda pendiente analizar en más detalle las causas de esto y posibles optimizaciones para subsanarlo. - .. ftable:: t:con-staticsize + .. flt:: t:con-staticsize + :type: table - Aumento del tamaño de la memoria estática (bytes). + Aumento del tamaño de la memoria estática (bytes) ======== ======== ======== =========== =========== Programa TBGC CDGC CDGC-TBGC CDGC/TBGC @@ -271,9 +274,10 @@ y limitaciones conocidas. A continuación se describe cada una de ellos. pérdida de rendimiento, dado que puede afectar a la localidad de referencia del caché, por ejemplo. - .. ftable:: t:con-binsize + .. flt:: t:con-binsize + :type: table - Aumento del tamaño del binario (bytes). + Aumento del tamaño del binario (bytes) ======== ======== ======== =========== =========== Programa TBGC CDGC CDGC-TBGC CDGC/TBGC @@ -298,40 +302,148 @@ y limitaciones conocidas. A continuación se describe cada una de ellos. Trabajos relacionados ---------------------------------------------------------------------------- -Dado que D_ no está muy difundido en ámbitos académicos, la cantidad de -trabajos relacionados es muy pequeña, sin embargo los hay, y a continuación se -describen. +Dado que D_ no ha penetrado en ámbitos académicos, se ha encontrado un solo +trabajo de investigación relacionado. Sin embargo se ha encontrado otro +trabajo que si bien no es formal, ha sido de mucha importancia para el +desarrollo de este trabajo. + +A continuación se describen ambos. + +* *Memory Management in the D Programming Language* [PAN09]_. + + Tesis de licenciatura de Vladimir Panteleev cuya resumen traducido es el + siguiente: + + Este reporte describe el estudio de las técnicas de manejo automático de + memoria, su implementación en el lenguaje de programación D_, y el + trabajo para mejorar el estado del manejo de memoria. + + Si bien plantea pequeñas optimizaciones para el recolector de basura + (algunas utilizadas en este trabajo), se centra principalmente en el + desarrollo de Diamond, una utilidad para depuración de manejo de memoria en + D_. + +* Integración de marcado preciso del *heap* al recolector de basura + [DBZ3463]_. + + Ya citado varias veces en este trabajo, fue comenzado por David Simcha + y publicado en el sistema de seguimiento de fallas de D_ que se limita a una + implementación a nivel biblioteca de usuario y sobre `D 2.0`_. Vincent Lang + (mejor conocido como *wm4* en la comunidad de D_) da continuidad a este + trabajo pero modificando el compilador DMD_ y trabajando con `D 1.0`_ + y Tango_. + + El soporte de marcado preciso presentado en este trabajo se basa en las + modificaciones hechas al compilador DMD_ por Vincent Lang (que aún no fueron + integradas de forma oficial). -* Diamond [PAN09]_: - http://thecybershadow.net/d/Memory_Management_in_the_D_Programming_Language.pdf Trabajos futuros ---------------------------------------------------------------------------- -TODO - -* Cambiar el layout de memoria (mostrar lo encontrado en el post). Se podría - usar un tamaño de bloque por cada tipo de dato (y por lo tanto una lista de - libres por cada tipo de dato). Esto podría ahorrar muchos bits (mark, - freebits, scan, etc.), el puntero al pointer mask se guardaría una sola vez, - no hay ningún desperdicio de espacio salvo algún padding, pero podrían haber - esquemas donde ni siquiera (si siempre se alocan tantas páginas como sean - necesarias para evitar el padding para un tamaño de bloque). Un tipo de dato - NO_SCAN no alocaría directamente bits de noscan, mark y scan. Se podría - tratar de forma especial a strings. -* Lazy sweeping. -* Concurrent sweeping (lanzar fase de sweep en un thread que no pertenezca al - mutator). -* Continuous collection (lanzar un thread que esté haciendo fullcollect() en - un loop). Lo bueno es que el sweep podría correr en ese thread, bajando aún - más el tiempo máximo de pausa (aunque esto se puede hacer más allá de hacer - continuous collection, ver "concurrent sweeping"), lo malo es que tal vez se - estaría recolectando demasiado sin ninguna ganancia substancial. -* Hacer preciso el static data por el tema de los TypeInfo's que ocupan mucha - memoria que debe ser escaneada. -* Tratar de remover el *lock* global. -* Implementar un recolector con movimiento. +En la sección :ref:`con_pending` se mencionan varios aspectos de este trabajo +que podrían verse beneficiados por trabajos futuros, sin embargo se trata en +general de pequeñas optimizaciones o mejoras de alcance muy limitado. + +A continuación se recopilan varios otros aspectos identificados durante el +desarrollo del presente trabajo, pero que requieren un nivel de análisis +y, potencialmente, de desarrollo mayor a los ya presentados en la sección +mencionada. + +* Mejoras en la organización de memoria del recolector. + + Si bien se ha mencionado en un principio la organización actual como un + aspecto positivo del recolector, varios resultados han demostrado + deficiencias importantes. El nivel de espacio desperdiciado por la división + de memoria en bloques puede ser muy significativa y la forma en la que se + almacena la información de tipos para el marcado preciso puede incluso + acentuarlo todavía más (como se demuestra en los resultados para ``bh`` + y ``dil``). + + Este problema no solo afecta al consumo de memoria, además genera un efecto + dominó por el incremento de la probabilidad de tener *falsos punteros* + y perjudica al tiempo total de ejecución por empeorar la localidad de + referencia del caché y por hacer que se prolongue la recolección de basura + por tener que marcar y barrer más memoria. + + Una posible alternativa es tener una lista de libres por **tipo**, cuyo + tamaño de bloque sea exactamente igual al tamaño del tipo que almacena. La + información de tipo se almacenaría entonces solo una vez y no habría + desperdicio de memoria alguno dejando de lado un posible relleno para + completar una página. Este esquema debería tener algún tipo de guarda para + programas con una cantidad exuberante de tipos de datos. + + También podría ser conveniente separar los bloques marcados como ``NO_SCAN`` + de los que sí deben ser marcados, de manera que no necesite almacenar + directamente los bits de ``mark`` , ``scan`` y ``noscan``. También se podría + proponer algún área de memoria especial para almacenar cadenas de texto + (como un caso especial de lo anterior) por tener estas características muy + particular (largos muy variables, cambian de tamaño de forma relativamente + frecuente, etc.). Las posibilidades son enormes. + +* Mejoras en la fase de barrido. + + En este trabajo todas las mejoras propuestas se encargaron de la fase de + marcado, pero mucho se pude mejorar en la fase de barrido también. Por un + lado se podría agregar barrido perezoso para disminuir aún más el tiempo de + pausa real. Se ha mostrado que en muchos casos los tiempos de pausa pueden + ser considerablemente altos debido a que la fase de barrido no se realiza en + paralelo como el marcado. + + Otra forma de disminuir el tiempo de pausa real sería realizar un barrido + concurrente también. Esto no puede realizarse en otro proceso porque el + barrido es el encargado de ejecutar los *finalizadores*, pero sí se podría + barrer en otro hilo y, por ejemplo, seguir utilizando *eager allocation* + hasta que el barrido finalice. + +* Mejoras en la precisión del marcado. + + Como se mencionó anteriormente, el área de memoria estática se marca de + forma conservativa dada la falta de información de tipos de ésta. Sin + embargo es bastante razonable pensar en que el compilador genere información + de tipos para el área de memoria estática o que al menos informe mejor al + recolector que partes deben ser consideradas parte del *root set* y cuales + no. Dado que la memoria estática crece de forma considerable con el + incremento de la cantidad de tipos definidos por el usuario, ya solo esa + división puede hacer una diferencia importante; en especial considerando + como aumenta la memoria estática solamente por usar más tipos de datos en el + recolector. + + También podría explorarse el agregado de precisión al *stack* pero esto es + realmente muy complicado dado que la única solución que pareciera viable es + el uso de *shadow stack* [HEND02]_ que requiere un trabajo extra por cada + llamado a función, cosa que va en contra de la filosofía de D_ de pagar solo + por lo que se usa. Sin embargo podría explorarse agregar un esquema de ese + tipo como una opción del compilador, de forma que el usuario pueda decidir + si vale la pena para una aplicación particular o no. + +* Mejoras en la concurrencia. + + El *lock* global del recolector es otro aspecto que demostró ser + problemático. Podrían analizarse formas de minimizar la necesidad de usar + *locks* o de hacerlo de forma más granular, de manera que algunas + operaciones del recolector puedan ser ejecutadas en paralelo. También se + podría experimentar con el uso de estructura de datos libres de *locks* + (*lock-free*). + + Otra forma de minimizar la sincronización es utilizando *pools* por hilo, de + manera de poder alocar memoria de forma concurrente y hasta explorar la + posibilidad de efectuar recolecciones locales a un solo hilo; aunque esto + último probablemente sea equivalente a implementar un recolector de basura + con particiones (por ejemplo generacional). + +* Recolección con movimiento. + + La información de tipos provista por el trabajo hecho por Vincent Lang + [DBZ3463]_ es suficientemente completa como para poder implementar un + recolector con movimiento. La efectividad de un recolector de estas + características en D_ está por comprobarse, dado que cualquier celda + apuntada por alguna palabra que debió ser marcada de forma conservativa debe + quedar inmóvil, por lo que gran parte del éxito de un recolector con + movimiento en D_ está supeditado a la proporción de celdas que queden + inmóviles. Sin embargo sea muy probablemente un área que valga la pena + explorar. .. include:: links.rst