가비지 컬렉션
프로그램에서 더 이상 사용하지 않는 메모리를 자동으로 정리하는 것
이 기능을 가진 언어(혹은 엔진)는 자바, C#, 자바스크립트 등이 있다.
가비지 컬렉션의 방법
- 트레이싱: 한 객체에 flag를 두고, 가비지 컬렉션 사이클마다 flag에 표시 후 삭제하는 mark and sweep 방법이다.
객체에 in-use flag를 두고, 사이클마다 메모리 관리자가 모든 객체를 추적해서 사용 중인지 아닌지를 표시한다. 그 후 표시되지 않은 객체를 삭제 하는 단계를 통해 메모리를 해제한다.
- 레퍼런스 카운팅: 한 객체를 참조하는 변수의 수를 추적하는 방법
객체를 참조하는 변수는 처음에는 특정 메모리에 대해 레퍼런스가 하나 뿐이지만, 변수의 레퍼런스가 복사될 때마다 레퍼런스 카운트가 늘어난다. 객체를 참조하고 있던 변수의 값이 바뀌거나, 변수 스코프를 벗어나면 레퍼런스 카운트는 줄어든다.
레퍼런스 카운트가 0이 되면, 그 객체와 관련한 메모리는 비울 수 있다. 레퍼런스 카운트가 0이 된다는 말은 아무도 그 객체에 대한 레퍼런스를 가지고 있지 않다는 말이다.
크롬 브라우저 및 node.js의 v8 엔진은, 어떻게 가비지 컬렉션을 하고 있나
< V8 엔진의 메모리 구조 >
Resident Set- 실행 중인 프로그램은 V8 프로세스에서 할당된 일정량의 메모리로 표현됨
프로그램이 사용 가능한 것보다 더 많은 메모리를 힙에 할당하려고 할 때 메모리 부족 오류가 발생한다. 힙이 잘못 관리되면 메모리 누수가 발생할 수 있다.
V8 엔진은 가비지 컬렉션을 사용해 힙 메모리를 관리 한다.
참조 없는 객체(orphan object): 스택으로부터 (다른 객체 내부의 참조를 통해) 더 이상 직접 혹은 간접적으로 참조되지 않는 객체
마이너 GC
New 영역(또는 Young 제너레이션) 관리
스캐벤저(Scavenger) 알고리즘
새 객체에 대한 공간을 예약하려고 할 때마다 증가하는 할당 포인터가 있다.
이 할당 포인터가 New 영역의 마지막에 도달하면, 마이너 GC가 발생한다.
New 영역의 구성: To 영역 / From 영역
대부분의 할당은 To 영역에서 만들어진다(항상 Old 영역에서 할당된 실행 코드와 같은 특정 종류의 객체 제외)-> To 영역이 가득 차면 마이너 GC가 발생한다
메이저 GC
Old 제너레이션 영역 관리
Mark-Sweep-Compact 알고리즘
메이저 GC는 Tri-color(흰색-회색-검은색) 마킹 시스템을 사용.
따라서 메이저 GC는 세 단계의 프로세스를 거치며, 세 번째 단계는 조각화 휴리스틱(fragmentation heuristic)에 따라 실행
-
마킹(Marking): 두 알고리즘의 공통적인 첫 번째 단계로, 가비지 컬렉터가 어떤 객체가 사용중인지 식별한다. 사용중이거나 GC 루트(스택 포인터)에 재귀적으로 도달할 수 있는 객체들은 활성 상태로 표시된다. 마킹은 기술적으로 힙 메모리를 방향 그래프(directed graph)로 간주해 깊이 우선 탐색(depth first search)를 수행한다.
-
스위핑(Sweeping): 가비지 컬렉터가 힙 메모리를 순회하면서 활성 상태로 표시되지 않은 객체들의 메모리 주소를 기록한다. 이 공간은 이제 사용 가능한 목록(free-list)에서 사용 가능하다고 표시되며 다른 객체들을 저장하는 데 사용될 수 있다.
-
압축(Compacting): 스위핑이 일어난 다음, 필요하다면 모든 활성 상태의 객체들이 함께 이동될 것이다. 압축 단계는 조각화를 줄이고 새 객체들에 대한 메모리 할당 성능을 증가시킨다.
많은 마이너 GC 주기를 거치고 Old 영역이 거의 다 찼으며 V8이 "메이저 GC"를 발생시킴.
메이저 GC는 스택 포인터에서 시작해 재귀적으로 객체 그래프를 순회하면서, Old 영역 내 메모리를 사용한 객체와 남아있는 객체를 가비지로 표시
동시 마킹이 완료되거나 메모리 제한에 도달하면 GC는 메인 스레드를 사용하여 마킹의 마지막 단계를 수행한다. 이 때 일시 정지 시간이 발생
메이저 GC는 동시 스위프 스레드를 사용해 모든 참조 없는 객체들의 메모리를 사용 가능한 상태로 표시한다. 또한 조각화를 피하기 위해 관련 메모리 블록을 동일한 페이지로 이동하도록 병렬 압축 작업도 발생한다. 포인터들은 이 세 단계를 통해 갱신된다.
node.js의 Event loop는 싱글 스레드로 작동되지만, Worker pool은 멀티 스레드로 작동됩니다. 즉, node.js의 초기화와 callback은 Event loop라는 하나의 프로세스, 하나의 스레드에서 작동되지만 I/O intensive, CPU intensive한 모듈은 Worker pool에서 작동합니다.
