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La mort du GC ?
21h - 22h - Salle E. Fitzgerald & L. Armstrong
La mort prochaine du GC ?




     Philippe PRADOS
       OCTO - Consultant

  @pprados – www.prados.fr
                             27 au 29 mars 2013
Philippe PRADOS
                  Conférences
                    •   Java User Group
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                    •   Linux Mag
                    •   Programmez
                    •   01
                    •   MISC
                    •   …                          Philippe PRADOS

                  Deux livres                      @pprados
Petit rappel – Le GC c’est quoi ?


 • Algorithme qui supprime les objets inutiles.
 • Nécessite une période d’arrêt-du-monde
Ma conviction



     Le ramasse-miettes ne sera
          plus LA solution
La mort prochaine du GC ?
 Intuitions
 Preuves et constat
 Nouvelles stratégies
 Solutions alternatives
 Prospectives

 Polémiquons !
Intuitions




             27 au 29 mars 2013
G1 nécessaire


   Le nouvel algo de GC (G1) est
                voir jHiccup de Azul




   nécessaire…

                                       …mais limité
64 bits moins rapide

 • 15% moins rapide que les 32 bits
                             voir jHiccup de Azul




 • Un artifice : le mode pseudo-64 bits
Mémoire hors heap – déjà ?



   -XX:MaxDirectMemorySize=2G
Les DB in memory utilisent hors heap


      > 8 Go problématique



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Loi de Moore aux limites

 Fin en 2018 ?




 http://goo.gl/MHYn8
@deprecated GC Objective-C

 Automatic Counting Reference
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Preuves et constat




                     27 au 29 mars 2013
Puissance / Volume s’inverse bientôt




                           Puissance processeur
                           Volume à traiter
Il faut dépasser les limites
 • Limites I/O
 • Augmentation de mémoire
Avant 1981: 16 bits d’adresse

  • 2 octets par adresse             65.536 cases mémoire tout compris


  • Processeurs 8 bits                8 bits    8 bits




  • Processeurs lents
   •   Impossible d’utiliser un GC
                                           16 bits


   •   Mémoire à la main
Avant 1986 : 24 bits d’adresse

  • 2 x 16 bits = 4 octets par       16 Mo

    adresse

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  • Processeurs lents
   •   Impossible d’utiliser un GC
   •   Mémoire à la main
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  • 4 octets                            4 Go théorique



  • Processeurs très rapides                32 bits

   •   Super ! On peut utiliser un GC
   •   La mémoire est gérée
       automatiquement
Maintenant: 64 bits d’adresse

 • Maintenant, nous avons                     256 tébioctets - 240
   un problème
   •   8 octets
   •   Processeurs aux limites                       64 bits




          Pour le moment, la mémoire de base permet de tenir
Coût des mémoires en baisse
     Historical cost of computer memory and storage

                                                                •   All in memory
                                                                    possible


                                                                •
             1980 : 5000$/MB
                                                                    Évite l’ajout d’un
                                                                    nœud



                                               2010 : 100$/MB
Problèmes avec « All in memory » et GC
  Objectif:
    •   Un accès direct aux objets persistants
    •   Algorithmes non orientés « secteur »


  En réalité:
    •   Objets hors-heap
    •   Accès via sérialisation/désérialisation
    •   Accès orientés « zone mémoire »

  Heap avec GC                  Hors-Heap sans GC
All-in-memory contre DB sur SSD ?

  • Mort des disques
      magnétiques dans 5 ans
  •   Swapfile sur SSD
  •   Indexations orienté objet en
      mémoire.
  •   files systèmes avec
      allocateur « mémoire »
Chiffre 2008 : avec 3,5 Terabyte,
l’arrêt-du-monde dure 30 secondes
Absurdité économique ?




     • Un cœur pour le GC = un étage sur quatre !
            Économie en développement
             •pas toujours compensée
Comment retarder l’échéance ?
Nouvelle stratégies?
Le GC victime de malédiction




       Plus on augmente la mémoire,
     plus on dégrade les performances
Segmenter, segmenter, segmenter la mémoire




                       Réduire le volume traité par le GC
Application interactives : moins de mémoire


  • Plusieurs JVM par nœud
  • Plusieurs VM par nœud
  • Abandon des threads
    •   « share nothing »
    •   GC par thread dans la JVM ?
  • Agents
    •   GC par Classloader ?
Application « memory based » : hors heap



• Utiliser du hors-heap
• Langage sans ramasse-miettes (C/C++, Objectif-C, etc.)
Plus radical : faute de page
 • GC sans arrêt du monde (Azul)
 • Patch/module kernel (que sur *nix !)
 • Pendant le GC:
   •   Pages invalide
   •   Capture des faute de pages
   •   Patch l’adresse dans l’appelant et relance
   •   Page déclarée valide
Solutions alternatives




                         27 au 29 mars 2013
Augmenter la sémantique pour les pointeurs

                                         Immuable
   Un pointeur est :
    •   Une relation ou une agrégation        1



        vers un objet immuable           Agrégation


    •
                                         simple

        Une agrégation simple
    •   Une agrégation partagée
                                                      1




    •
                                         Immuable

        Une relation
        •   Forte ?
        •   Faible ?                                  1

                                         Immuable
Et les autres langages ?
  •   C++11 : shared_ptr, weak_ptr, unique_ptr et les
      rvalue_references.
  •   « Automatic Counteur Reference » (Objective-C).
  •   Acteur (ER-Lang, Go, Scala)
  •   Isolation totale (Javascript ou Dart)
  •   Programmation fonctionnelle (Hashkell, Closure, Scala, etc.)
Prospectives




               27 au 29 mars 2013
Où allons nous ?

  Puissances DEFINITIVEMENT à saturation :
   •   ++Volume avec puissance égale
  Big-memory :
   •   Sémantique forete des pointeurs
   •   Libération déterministe.
  Multiplication des CPU :
   •   Agents distribués.
   •   Objets immuables.
  Réseau :
   •   Peer-to-peer
Où allons nous ?

  La mémoire de masse
   •   Sera statique
   •   Avec de gros volumes


  Montage de la mémoire statique en RAM
   •   Plusieurs téra-octets en ligne et persistant !
Et pour nos JVM ?
 • Java 9 ou 10 saura découper la mémoire en
     tranche pour aider le GC ?
 •   Hors-heap sera la seule disponible ?
 •   @deprecated GC comme pour Objectif-C ?
 •   OS pour GC ?
 •   Changer de langage?
 •   Langages fonctionnels et à agents ?
Qu’en penser ?

  Deux solutions :
   • « Il est fort probable que cela arrivera »
   • « Ce type est fou, il n’y a pas problème »
  Rendez-vous dans 5 ans (ou avant)
Rappel des signaux faibles
•   Intel prédit la fin de l’augmentation   •   > 8 Go => Dégradation
    de puissance des processeurs
    pour 2018                               •   @deprecated GC Objective-C !

•   JVM 64 bits plus lent

•   G1 est NECESSAIRE

•   -XX:MaxDirectMemorySize=2G
Polémiquez !!!

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OCTO - 2013 - Devoxx - la mort du gc

  • 1. La mort du GC ? 21h - 22h - Salle E. Fitzgerald & L. Armstrong
  • 2. La mort prochaine du GC ? Philippe PRADOS OCTO - Consultant @pprados – www.prados.fr 27 au 29 mars 2013
  • 3. Philippe PRADOS Conférences • Java User Group • Paris Android User Group • DevFest (vidéo) • Solution Linux • SSTIC Plus de 100 articles dans • Linux Mag • Programmez • 01 • MISC • … Philippe PRADOS Deux livres @pprados
  • 4. Petit rappel – Le GC c’est quoi ? • Algorithme qui supprime les objets inutiles. • Nécessite une période d’arrêt-du-monde
  • 5. Ma conviction Le ramasse-miettes ne sera plus LA solution
  • 6. La mort prochaine du GC ? Intuitions Preuves et constat Nouvelles stratégies Solutions alternatives Prospectives Polémiquons !
  • 7. Intuitions 27 au 29 mars 2013
  • 8. G1 nécessaire Le nouvel algo de GC (G1) est voir jHiccup de Azul nécessaire… …mais limité
  • 9. 64 bits moins rapide • 15% moins rapide que les 32 bits voir jHiccup de Azul • Un artifice : le mode pseudo-64 bits
  • 10. Mémoire hors heap – déjà ? -XX:MaxDirectMemorySize=2G
  • 11. Les DB in memory utilisent hors heap > 8 Go problématique http://goo.gl/zsrXC
  • 12. Loi de Moore aux limites Fin en 2018 ? http://goo.gl/MHYn8
  • 13. @deprecated GC Objective-C Automatic Counting Reference
  • 15. Preuves et constat 27 au 29 mars 2013
  • 16. Puissance / Volume s’inverse bientôt Puissance processeur Volume à traiter
  • 17. Il faut dépasser les limites • Limites I/O • Augmentation de mémoire
  • 18. Avant 1981: 16 bits d’adresse • 2 octets par adresse 65.536 cases mémoire tout compris • Processeurs 8 bits 8 bits 8 bits • Processeurs lents • Impossible d’utiliser un GC 16 bits • Mémoire à la main
  • 19. Avant 1986 : 24 bits d’adresse • 2 x 16 bits = 4 octets par 16 Mo adresse • Processeurs 16 bits 24 bits • Processeurs lents • Impossible d’utiliser un GC • Mémoire à la main
  • 20. Avant 2001 : 32 bits d’adresse – Cool • 4 octets 4 Go théorique • Processeurs très rapides 32 bits • Super ! On peut utiliser un GC • La mémoire est gérée automatiquement
  • 21. Maintenant: 64 bits d’adresse • Maintenant, nous avons 256 tébioctets - 240 un problème • 8 octets • Processeurs aux limites 64 bits Pour le moment, la mémoire de base permet de tenir
  • 22. Coût des mémoires en baisse Historical cost of computer memory and storage • All in memory possible • 1980 : 5000$/MB Évite l’ajout d’un nœud 2010 : 100$/MB
  • 23. Problèmes avec « All in memory » et GC Objectif: • Un accès direct aux objets persistants • Algorithmes non orientés « secteur » En réalité: • Objets hors-heap • Accès via sérialisation/désérialisation • Accès orientés « zone mémoire » Heap avec GC Hors-Heap sans GC
  • 24. All-in-memory contre DB sur SSD ? • Mort des disques magnétiques dans 5 ans • Swapfile sur SSD • Indexations orienté objet en mémoire. • files systèmes avec allocateur « mémoire »
  • 25. Chiffre 2008 : avec 3,5 Terabyte, l’arrêt-du-monde dure 30 secondes
  • 26. Absurdité économique ? • Un cœur pour le GC = un étage sur quatre ! Économie en développement •pas toujours compensée
  • 29. Le GC victime de malédiction Plus on augmente la mémoire, plus on dégrade les performances
  • 30. Segmenter, segmenter, segmenter la mémoire Réduire le volume traité par le GC
  • 31. Application interactives : moins de mémoire • Plusieurs JVM par nœud • Plusieurs VM par nœud • Abandon des threads • « share nothing » • GC par thread dans la JVM ? • Agents • GC par Classloader ?
  • 32. Application « memory based » : hors heap • Utiliser du hors-heap • Langage sans ramasse-miettes (C/C++, Objectif-C, etc.)
  • 33. Plus radical : faute de page • GC sans arrêt du monde (Azul) • Patch/module kernel (que sur *nix !) • Pendant le GC: • Pages invalide • Capture des faute de pages • Patch l’adresse dans l’appelant et relance • Page déclarée valide
  • 34. Solutions alternatives 27 au 29 mars 2013
  • 35. Augmenter la sémantique pour les pointeurs Immuable Un pointeur est : • Une relation ou une agrégation 1 vers un objet immuable Agrégation • simple Une agrégation simple • Une agrégation partagée 1 • Immuable Une relation • Forte ? • Faible ? 1 Immuable
  • 36. Et les autres langages ? • C++11 : shared_ptr, weak_ptr, unique_ptr et les rvalue_references. • « Automatic Counteur Reference » (Objective-C). • Acteur (ER-Lang, Go, Scala) • Isolation totale (Javascript ou Dart) • Programmation fonctionnelle (Hashkell, Closure, Scala, etc.)
  • 37. Prospectives 27 au 29 mars 2013
  • 38. Où allons nous ? Puissances DEFINITIVEMENT à saturation : • ++Volume avec puissance égale Big-memory : • Sémantique forete des pointeurs • Libération déterministe. Multiplication des CPU : • Agents distribués. • Objets immuables. Réseau : • Peer-to-peer
  • 39. Où allons nous ? La mémoire de masse • Sera statique • Avec de gros volumes Montage de la mémoire statique en RAM • Plusieurs téra-octets en ligne et persistant !
  • 40. Et pour nos JVM ? • Java 9 ou 10 saura découper la mémoire en tranche pour aider le GC ? • Hors-heap sera la seule disponible ? • @deprecated GC comme pour Objectif-C ? • OS pour GC ? • Changer de langage? • Langages fonctionnels et à agents ?
  • 41. Qu’en penser ? Deux solutions : • « Il est fort probable que cela arrivera » • « Ce type est fou, il n’y a pas problème » Rendez-vous dans 5 ans (ou avant)
  • 42. Rappel des signaux faibles • Intel prédit la fin de l’augmentation • > 8 Go => Dégradation de puissance des processeurs pour 2018 • @deprecated GC Objective-C ! • JVM 64 bits plus lent • G1 est NECESSAIRE • -XX:MaxDirectMemorySize=2G