マルチスレッド環境におけるハードリアルタイムなガーベジコレクションの研究

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13680389
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: 前田 敦司 筑波大学, 電子・情報工学系, 講師 (50293139)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 田中 良夫 産業技術総合研究所, グリッド研究センター, 研究員 (10357460) ; 松井 祥悟 神奈川大学, 理学部, 助教授 (00221581) ; 山口 喜教 筑波大学, 電子・情報工学系, 教授 (00312827)
• Keywords: ガーベジコレクション / リアルタイム処理 / 並列処理 / システムプログラム / プログラミング言語 / 言語処理系

Research Abstract

マルチスレッド環境においてハードリアルタイムシステムに適用が可能なGCアルゴリズムを開発することを目的として、2つのアプローチを試みた。
一つめは、インクリメンタルなマークスイープアルゴリズムをリアルタイム化するアプローチである。Java言語処理系の1つであるjexcのガーベジコレクタを改良し、フリーリストを用いたアロケータの探索時間に上限を設ける改良を行なった。代償としてフラグメンテーションが増大する可能性があるが、実アプリケーションではほぼ問題にならないと思われる。インクリメンタルなガーベジコレクションのアルゴリズムとしてはスナップショット型のアルゴリズムにリターンバリアを組み合わせたものを用いた。この結果、スタックレベルが増加した場合でも、停止時間に上限を設けることができ、シングルスレッドのアプリケーションについては十分なリアルタイム性が得られた。
二つめは、世代別ガーベジコレクションとインクリメンタルガーベジコレクションを組み合わせ、マイナーコレクションのたびに少しずつメジャーコレクションを行なうことによって、メジャーコレクションによる大きな停止時間を取り除くアプローチである。この研究の成果を用いて、Scheme処理系においてコピー型の世代別ガーベジコレクタとTreadmill型のインクリメンタルガーベジコレクタを組み合わせた粗粒度インクリメンタルガーベジコレクタを実装し、評価を行なった。その結果は、情報処理学会第45回プログラミング研究会において発表ずみである。実験の結果、ハードリアルタイムではないが、多くのアプリケーションに適用可能な停止時間の範囲で、高いCPU効率を持つガーベジコレクタを実装できることが確かめられた。