RCU 作为传统垃圾收集的替代品答案

【问题标题】：RCU as an alternative to conventional garbage collectionRCU 作为传统垃圾收集的替代品
【发布时间】：2013-06-30 12:05:49
【问题描述】：

Read-Copy-Update (RCU) 是一种手动内存管理技术，在 Linux 内核中越来越流行。

是否可以设计一种语言和虚拟机，使用 RCU 而不是传统的垃圾收集器来回收无法访问的内存？

【问题讨论】：

是互斥算法，不是内存回收器。好吧，大多数情况下，无论如何。
好吧，我读过的所有描述都表明您可以在至少一个宽限期后释放旧数据，所以这似乎是相关的。
嗯。我看不出拥有一个 RCU 对象的活动“查看器”数量与任何其他引用计数实现有任何显着差异。所以我想说，“RCU 不是垃圾收集器，但它确实实现了类似于 Refcounting 本身的东西”，但在内部，RCU 更像是一种设计模式而不是 GC 。所以也许，这些不是您要寻找的机器人，而您一直在寻找的 GC 替代方案称为 ARC（自动引用计数），即编译器自动生成所有添加和释放引用调用的引用计数你。
“与任何其他引用计数实现有任何显着差异”。引用计数读屏障非常昂贵（通常是缓存未命中），而 RCU 读屏障非常便宜（并且可以是免费的）。这听起来对我来说是一个潜在的重大好处。
嗯，我希望有人回答 (a) 是，有或 (b) 不，这是不合适的，这就是原因，因为我无法知道它在内核空间之外是否可行共享内存实现是常态，即每个进程都有自己的共享内存 RCU 堆。我怀疑内核中的少数站点处理的对象总数约为 5000 个对象，而 GC 实现扩展到数十亿个对象可能没有太多共同点。

标签： memory-management garbage-collection rcu

【解决方案1】：

有没有可能：是的，Linux内核就是一个活生生的例子。

在 linux 内核中，当使用 RCU 时，之前版本的数据结构的垃圾收集发生在 schedule() 期间，因为此时已知所有读取器都已完成。 p>

当然，Linux 内核没有垃圾收集器，对无法访问的内存的回收通常是显式且即时的。 RCU update 是一种特殊情况，回收是明确的但不是立即的。

通用 vm 有没有可能，比如 JavaScript 的 Python：这很难。

RCU 需要一个垃圾收集器
RCU 专为以读取为主的工作负载而设计
RCU 专为较短的关键部分而设计

RCU 仍然需要一个垃圾收集器；相反，RCU 与垃圾收集器一起工作，在大多数情况下避免了锁定，即当读取临界区完成而没有并发写入时。

以阅读为主的工作负载。引用计数的写入量特别大，以至于多线程 Python VM 具有 GIL 来防止并发引用计数更新，因为这会导致缓存同步损失。因此，需要一些其他的垃圾收集技术。

同时，一个简单的 JavaScript 实现根本不需要同步，因为它是单线程的（尽管可以想象一个 JavaScript 实现，其中垃圾收集被卸载到一个单独的线程）。

动态语言 VM 中临界区的长度特别难以预测，因为它会不断地进行间接寻址。例如，考虑int(code.replace(" ", ""))：int 可能通过__int__ 重载，.replace 可能通过属性重载，(...) 可能通过__call__ 重载。每个重载都是 Python 代码，可能需要任意长的时间。这同样适用于内置数据结构，其中c=1; d={c:42}; d[c]=43 的更新（最后一条语句）可以在内部使用 RCU 做某事，但必须非常小心，因为c 可能只实现__hash__，这可能需要任意长时间。

恐怕我对编译语言及其虚拟机了解不够。

我的直觉认为，新颖的高性能垃圾收集器确实可以在内部使用 RCU，然后可能将 RCU 暴露给内置数据结构的实现。我认为操作系统可能需要提供更好的 API 以将执行锁定到特定内核，以从本地缓存中受益和/或在用户空间被抢占时运行自定义代码。

虽然这不是一个完整的答案，但我希望这个扩展评论有助于限制原始问题。

【讨论】：