🥇В языке Nim представлен YRC — потокобезопасный сборщик циклических ссылок

Андреас Румпф (Araq), автор языка программирования Nim, анонсировал новый алгоритм управления памятью YRC (произносится «Ürk»), который решает одну из ключевых проблем существующих механизмов в Nim: невозможность корректной обработки циклических ссылок, пересекающих границы потоков.

До появления YRC в предлагавшихся в Nim алгоритмах управления памятью, имелись следующие ограничения: ARC — не поддерживал ни многопоточность, ни обработку циклов; Atomic ARC — был потокобезопасен, но не обрабатывал циклические ссылки; ORC — обрабатывал циклические ссылки, но корректно мог делать это только внутри одного потока (при использовании общих ссылок между потоками возникали утечки памяти).

Предложенный YRC сочетает потокобезопасность и обработку циклов между потоками, за счёт использования комбинированного подхода: для ациклических данных применяется атомарный подсчёт ссылок, а для циклических — барьер записи (write barrier), который активируется только при присваивании указателей. В предложенной реализации: коллектор запускается по фактической необходимости (отсутствие stop-the-world пауз); корневые объекты RC явно определены и объединяются один раз (не требуется сканирование стеков потоков); избегается многопоточное удаление во время итерации (нет глобальной фазы sweep); мутаторы свободно читают данные; любой поток может запустить сборщик мусора при необходимости (без выделенного GC-потока).

YRC использует полную информацию о событиях incRef/decRef, которую традиционные трассирующие сборщики мусора (tracing GC) отбрасывают и затем вынуждены восстанавливать через сканирование стеков и обход графа. Реализация занимает всего 550 строк кода и имеет формальную верификацию безопасности и отсутствия взаимных блокировок через спецификацию на языке TLA+ и доказательство в инструментарии Lean. YRC позиционируется как «почти последний сборщик циклов на основе подсчёта ссылок» (буква Y предшествует Z в алфавите), а также как самый простой потокобезопасный сборщик мусора — по утверждению автора, он не требует множества сложных механизмов, присущих традиционным трассирующим сборщикам мусора.

YRC предоставляет тот же API, что и ORC, с выполнением деструкторов во время сборки мусора. Сборщик обрабатывает только те подграфы объектов, с которыми работают потоки, не трогая несвязанные структуры данных (кэши, долгоживущие объекты) — подход, аналогичный «идеальному» генерационному сборщику мусора без использования поколений. Основным недостатком является производительность: YRC показывает замедление в 1.5-2.0 раза по сравнению с ORC в тесте производительности orcbench. Автор считает это приемлемой платой за полную потокобезопасную обработку циклических ссылок.

YRC уже доступен в development-версии Nim и включается флагом «—mm:yrc». Однако в последующих сообщениях автор признал, что первоначальная реализация содержала серьёзные ошибки и не собирала циклы корректно. На момент публикации подготовлен набор исправлений, устраняющий основные ошибки. Автор продолжает настройку эвристик сборки и исправление оставшихся ошибок, при этом базовый алгоритм и его формальная верификация остаются корректными.

Источник: opennet.ru

Erik Peterson Редактор, Менеджер

A ProHoster specialist with over seven years of experience in hosting, network infrastructure, and internet security. I participate in the development and maintenance of server solutions, VPN services, and client platforms. I specialize in stability, data protection, and service optimization for clients. I regularly monitor updates in industry standards and best practices.

См. полную биографию