面向多处理器的并行垃圾回收机制的研究

摘要

当前，硬件技术的进步已经可以为应用程序提供数G字节的堆空间和普遍的多核并行执行环境。现代的服务器上广泛运行着的多线程应用程序往往拥有数G字节的堆空间，这向JVM和CLR等虚拟执行环境的垃圾回收技术提出了新的挑战。这些面向服务的应用要求以最小的吞吐量代价来获取数G字节堆空间上进行垃圾回收时较短的暂停时间。
　　本文首先介绍了Java垃圾回收的基础研究，分析了影响垃圾回收器效率的主要因素，总结比较了当前多处理器环境下的垃圾回收调度方案，给出了现代服务器上多线程应用程序垃圾回收的目标，包括时间收敛，空间收敛，可扩展性和负载平衡等特性。
　　本文采用猜想和实验证实相结合的方法，给出了应用程序堆空间与垃圾回收作业量的关系。在其他因素等同的条件下，应用程序的堆空间越大，垃圾回收工作的必要性就越低，留给处理器执行应用程序的时间也就越多。本文面向多处理器环境下的多线程应用，借鉴带宽保留调度算法，设计了量入为出的调度模型及其消耗与补充规则。
　　多处理器上面向服务的计算，根据应用需求的不同，可以是时间关键型的，也可以是存储关键的。垃圾回收的效率问题，本质上是存储空间与垃圾回收时间的一个时空关系。基于上述认识，本文提出了基于堆增长的时空补偿调度，综合考虑了实际应用系统中工作负载、存储资源和调度算法三大要素之间的关系。
　　最后，本文给出了并行垃圾回收作业量的时间复杂度上界。基准测试程序集的实际数据表明，该调度有效地利用了多处理器的并行处理能力和空闲处理时间，在很大程度上缩短了应用程序的抖动时间。此外，调度方案还具有良好的可扩展性。

目录

面向多处理器的并行垃圾回收机制的研究

RESEARCH ON THE MECHANISM OF MUTIPROCESSORS-ORIENTED PARALLEL GARBAGE COLLECTION

摘 要

Abstract

目 录

第1章 绪 论

1.1 课题研究的目的与意义

1.2 课题背景

1.3 论文的主要内容

第2章 面向多处理器的并行垃圾回收的基础研究

2.1 Java垃圾回收的基础研究

2.2 当前多处理器上垃圾回收的调度策略

2.3 多处理环境下垃圾回收器调度的目标

2.4 本章小结

第3章 面向多处理器垃圾回收的调度设计与实现

3.1 应用程序堆空间与垃圾回收作业量的关系

3.2 量入为出调度模型的设计

3.3 基于堆增长的时空补偿调度的设计

3.4 基于堆增长的时空补偿调度的实现

3.5 本章小结

第4章 基于堆增长的时空补偿调度的评测

4.1 垃圾回收任务量的时间复杂度分析

4.2 基于堆增长的时空补偿调度的评测

4.3 本章小结

结 论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书

致 谢