.Net CLR GC 动态加载短暂堆阈值的计算及阈值超量的计算

楔子

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前言:

很多书籍或者很多文章,对于CLR或者GC这块只限于长篇大论的理论性概念,对于里面的如何运作模式,却几乎一无所知。高达近百万行的CPP文件,毕竟读懂的没有几个。以下取自CLR.Net 6 PreView版本

分配量超过阈值

GC触发里面有一个GC被触发的条件是,分配的内存块超过阈值。这个阈值是在Generation代里面的static_data里面的存储的固定数值。当你分配的内存块超过这个阈值的时候,就会触发GC进行垃圾回收。来看看这个阈值动态加载和超过阈值触发GC垃圾回收之后,重新计算阈值的算法。

初始化

在CLR启动的时候,会初始化Generation的静态数据,此时会填充阈值。
Generation的部分静态数据结构:

struct static_data {     size_t min_size; 阈值的下限     size_t max_size; 阈值的上限     size_t fragmentation_limit; 碎片空间的上限     float fragmentation_burden_limit; 碎片空间百分比的上限     float limit; 限度的下限     float max_limit; 限度的上限     uint64_t time_clock;      size_t gc_clock;  }; 

下面是GC定义的初始化参数数值,以上面的结构参考下面:

static static_data static_data_table[latency_level_last - latency_level_first + 1][total_generation_count] = {     {         // gen0         {0, 0, 40000, 0.5f, 9.0f, 20.0f, (1000 * 1000), 1},         // gen1         {160*1024, 0, 80000, 0.5f, 2.0f, 7.0f, (10 * 1000 * 1000), 10},         // gen2         {256*1024, SSIZE_T_MAX, 200000, 0.25f, 1.2f, 1.8f, (100 * 1000 * 1000), 100},         // loh         {3*1024*1024, SSIZE_T_MAX, 0, 0.0f, 1.25f, 4.5f, 0, 0},         // poh         {3*1024*1024, SSIZE_T_MAX, 0, 0.0f, 1.25f, 4.5f, 0, 0},     } } 

直接套用:

0代: 阈值下限0,无限制,限度下限9,限度上限20 1代: 阈值下限160kb,无限制,限度下限2,限度上限7 2代:  阈值下限256kb,无限制,限度下限1.2,限度上限1.6 

这是最初始化的值,什么意思呢?简而言之,就是CLR在加载此初始化的值的之后,进行了动态的分配的阈值的上下限。也就是说实际上GC的阈值和这里面表明的静态数值有差别。
下面计算均为函数init_static_data里面
0代阈值的下限动态计算方式(以工作站模式为例):

1.通过gc的配置文件(gcconfig)来获取配置文件里面配置的值,如果获取此值失败则跳转到第二步 2.通过windows API GetLogicalProcessorInformation获取到你当前电脑处理器最大的缓存值。 3.下面就是GC第0代阈值的算法了 0代阈值下限= = max((4*你当前电脑处理器最大缓存值/5),(256*1024)) 你当前电脑处理器最大缓存值 =  max(你当前电脑处理器最大缓存值, (256*1024)) while(如果0代阈值下限*处理器个数>你当前堆分配物理内存总大小/6) {   0代阈值下限 = 0代阈值下限/2   if(0代阈值下限 <=你当前电脑处理器最大缓存值 )   {     0代阈值下限 = 你当前电脑处理器最大缓存值   } } if( 0代阈值下限 > = 小对象堆段(SOH)/2) {    0代阈值下限 = 小对象堆段(SOH)/2 } 0代阈值下限 = 0代阈值下限 / 8 * 5;// 到了这里才是最终第0代阈值的下限,而非上面generaton的静态数据static_data_table里面的下限阈值为0. 

第0代阈值的上限呢?(此处同时看下服务器模式和工作站模式)

服务器模式0代阈值上限的算法: 0代阈值上限=max (6*1024*1024, min ( Align(soh_segment_size/2), 200*1024*1024)) 工作站模式0代阈值上限的算法 0代阈值上限= max (0代阈值的下限,0代阈值的上限) 0代阈值上限 = Align (0代阈值的下限) 

第1代阈值的上限(服务器模式和工作站模式)

第1代阈值的下限是160kb,那么上限呢? 服务器模式1代阈值的上限=max (6*1024*1024, Align(小对象堆的大小/2)); 工作站模式1代阈值的上限=gen1_max_size = Align (服务器模式1代阈值的上限/0) 

阈值上限的重新计算

当阈值上限的剩余空间不足以容纳当前CLR分配的内存块的时候,就造成了GC。GC之后,就会重新计算这个阈值的上限。这里是算法

if(GC开始前存活的对象为0) {    阈值的上限 = 当前代的阈值下限 } else {    if(当前代 >= 第二代)    {      cst = min (1.0f, float (GC之后活着的对象大小) / float (GC之前活着对象大小));     if(cst<((限度的上限-限度的下限)/(限度的下限*(限度的上限 - 1.0f)))     	{        限度= ((限度的下限 - 限度的下限* cst)/ (1.0f - (cst * 限度的下限)))     } 	else 	  限度 = 限度的上限 	   	size_t max_growth_size = (限度的上限 / 限度) 	if( 当前代的大小 > = max_growth_size) 	 新分配量= 阈值的上限 	 else 	 { 	   新分配量 = (size_t) min (max ( (限度 * 当前代的大小), gc的最小值), 限度的上限); 	   限度的上限 =  max((新分配量 - 当前代的大小),gc的最小值); 	 }   }    else //如果是第二代以内的GC    {      cst = GC后活着的对象大小/ GC前活着对象大小 	     if (cst < ((限度的上限 - 限度的下限) / (限度的下限 * (限度的上限-1.0f))))         限度=  ((限度的下限 - 限度的上限*cst) / (1.0f - (cst * 限度的下限)));     else         限度= 限度的上限; 		     阈值的上限=min (max ((f * (GC后活着对象的大小)), 限度的下限), 限度的上限);     } } 

由于这个过程过于复杂,中间很多细节。但是大体都是这样。

以上参考如下:
https://github.com/dotnet/runtime/tree/main/src/coreclr/gc
微信公众号:jianghupt QQ群:676817308

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