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在堆增大的同时确保垃圾回收停顿时间短暂——专访Cliff Click博士

| 作者 Charles Humble 关注 900 他的粉丝 ,译者 崔康 关注 1 他的粉丝 发布于 2010年4月28日. 估计阅读时间: 5 分钟 | QCon上海2018 关注大数据平台技术选型、搭建、系统迁移和优化的经验。

为了达到所需的吞吐量,越来越多的采用Java编写的企业级应用把大部分处理过程从数据库转移到内存中。这类应用的特点是存在大量活跃堆数据和线程级别的并发,并且往往运行在高端多核处理器上。这种特点意味着堆大小和垃圾回收停顿时间之间的强相关性成为Java应用伸缩性的主要限制之一,专家进行了大量的研究以努力改进这种情况。

例如预计今年推出的Java 7中,即将包含一个新的垃圾回收器— Garbage-First—目的是确保持续的短停顿时间,尽量消除低延迟/高吞吐量之间的折衷。与这种纯软件方法相反 Azul Systems硬件基于自定制的54核处理器构建,专为运行高标准Java应用程序设计,支持内置于处理器的写操作和读操作屏障。InfoQ最近采访了HotSpot Server编译器的前架构师和首席程序员、现任Azul Systems公司首席JVM架构师的Cliff Click博士,讨论了Azul的解决方案。第一个问题是Azul硬件适用的领域:

任何需要可靠的低停顿时间(业务关键应用)或者超大堆的领域。类似金融建模的超大堆应用可能需要300G大小的堆存储金融数据,然后通过数百个处理器并行操作。我们针对Java DB缓存也做得很好,在缓存中提供10到100G的数据。

低停顿时间应用通常意味着你希望及时地将网页回馈给客户。几秒钟的延迟通常会让客户认为“网站关闭了”并转向他处或者提出投诉。一些大牌公司在Azul设备上部署Web展现应用,因为我们能够提供高负载下的出色(平稳)响应时间。一些典型的用途如客户的门户网站、大缓存(针对性能和扩展性)和内部业务应用的Web版(如库存管理、“请假系统”等等)。

InfoQ: 按照我的理解,Azul硬件的关键优势之一是它直接支持写操作和读操作屏障以获得低GC停顿。是这样吗?

是啊!特别是,拥有读操作屏障允许你切换到较简单的GC算法—更易于并发、扩展和强壮。我们在多年前已经改变了算法,我们的垃圾回收机制能够处理超越竞争对手数量级大小的堆(和分配频率)。

InfoQ: 显然采用软件也能够做到。哪些情况下值得使用硬件?

学术文献已经对该领域做了很多探讨,已知的问题是单线程性能下降大约10%到20%。IBM的Metronome硬实时垃圾回收器采用Brooks风格的读操作屏障,并极力把延迟时间降低到正常回收器的30%...但是,一些消耗在于硬实时和不仅仅是读操作屏障。IBM的确卖出了Metronome回收器(我相信大部分是军事领域)。

InfoQ: Azul的GC停顿与Oracle的Garbage-First垃圾回收器或者使用Java实时产品相比如何?

我觉得G1将很有意思...如果有的话。我们的垃圾回收器到目前为止已经在生产环境中稳定运行了4年。我认为现在与G1比较为时过早。

实时Java产品往往存在一些问题导致它们不适合大型企业应用——通常是GC局限于4G堆大小或者单垃圾回收器(有时是单mutator线程)。RTSJ规范要求程序重写以使用有限的内存。

InfoQ:对于GC来说,并发存在哪些局限?是否存在某部分GC算法在非并发情况下效率也很高?

人们总是把堆搞得难以并发收集,但实际上大多数大型堆有足够的并发性。其他GC问题也可以逐个解决,我们多年来一直在进行这项工作,并有了极具扩展性和并发性的GC。我们能够(有时候)有效地并发运行超过100个GC线程。

InfoQ:是否计划开源Azul虚拟机(或者重新为OpenJDK项目工作)?

我们一直在考虑开源部分成果,因为这很有意义。例如,我们的CheckedCollections和LockedCollections捕捉(或者纠正)常见的编程错误,如标准的非锁定Collections类被多个线程使用同时一个线程正在写入。

Azul虚拟机的更多信息可以查看这里或者Click博士的博客

查看英文原文Keeping Garbage Collection Pauses Short with Growing Heap Sizes: Q&A With Dr. Cliff Click

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