Microsoft MVP성태의 닷넷 이야기
글쓴 사람
정성태 (techsharer at outlook.com)
홈페이지
첨부 파일

(시리즈 글이 9개 있습니다.)
.NET Framework: 497. .NET Garbage Collection에 대한 정리
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/1862

.NET Framework: 728. windbg - 눈으로 확인하는 Workstation GC / Server GC
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/11445

.NET Framework: 729. windbg로 살펴보는 GC heap의 Segment 구조
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/11446

.NET Framework: 1026. 닷넷 5에 추가된 POH (Pinned Object Heap)
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/12545

.NET Framework: 1029. C# - GC 호출로 인한 메모리 압축(Compaction)을 확인하는 방법
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/12572

.NET Framework: 1059. 세대 별 GC(Garbage Collection) 방식에서 Card table의 사용 의미
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/12649

.NET Framework: 1060. 닷넷 GC에 새롭게 구현되는 DPAD(Dynamic Promotion And Demotion for GC)
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/12653

.NET Framework: 2024. .NET 7에 도입된 GC의 메모리 해제에 대한 segment와 region의 차이점
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/13083

닷넷: 2209. .NET 8 - NonGC Heap / FOH (Frozen Object Heap)
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/13536




C# - GC 호출로 인한 메모리 압축(Compaction)을 확인하는 방법

GC의 동작으로 인해 메모리 압축이 일어난 경우를 간단하게 재현해 볼까요? ^^

using System;
using System.Runtime.InteropServices;

[StructLayout(LayoutKind.Sequential)]
class Program
{
    uint _n = 0xffffffff;

    static unsafe void Main(string[] args)
    {
        Program pg1 = new Program();
        Program pg2 = new Program();

        ShowAddress("pg1", pg1);
        ShowAddress("pg2", pg2);

        Console.WriteLine();

        for (int i = 0; i <= GC.MaxGeneration; i++)
        {
            GC.Collect(i, GCCollectionMode.Forced);
        }

        ShowAddress("pg1", pg1);
        ShowAddress("pg2", pg2);
    }

    private static IntPtr ShowAddress(string title, object instance, bool output = true)
    {
        IntPtr ptr = GetRefAddress(instance);

        if (output)
        {
            Console.WriteLine($"{title}: " + ptr.ToInt64().ToString("x") + $", {GC.GetGeneration(instance)}");
        }

        return ptr;
    }

    private unsafe static IntPtr GetRefAddress(object obj)
    {
        TypedReference refA = __makeref(obj);
        return **(IntPtr**)&refA;
    }
}

위의 코드에서는 (pg1 이전에 닷넷 프로그램 실행 자체의 힙 할당이 있었을 것이므로) GC 호출로 인해 pg1과 pg2의 메모리 이동이 발생할 것으로 예상됩니다. 하지만 실제로 실행해 보면 다음과 같이 GC 전/후의 결과가 같습니다.

// x86 + Release 빌드 - 출력 결과
pg1: 4f0aa9c, 0
pg2: 4f0aaa8, 0

pg1: 4f0aa9c, 2
pg2: 4f0aaa8, 2

(pg2와 pg1의 주소 차이가 0x0c인데 이에 대해서는 "일반 참조형의 기본 메모리 소비는 얼마나 될까요?" 글에서 자세히 다루고 있습니다.)

테스트 결과로만 보면 GC는 소규모 변화인 경우 메모리 이동까지는 굳이 하지 않는 듯합니다. 이에 대한 테스트로 다음과 같이 pg1 인스턴스 생성 이전에 좀 더 많은 개체를 생성하는 코드를 넣어보면 알 수 있습니다.

MakeObject();

Program pg1 = new Program();
Program pg2 = new Program();

private static void MakeObject(int count = 1000)
{
    for (int i = 0; i < count; i++)
    {
        Program pgt1 = new Program();
    }
}

재미있는 것은, 위와 같이 1,000 ~ 3,000개 정도로는 여전히 메모리 이동이 없고 "MakeObject(4000)" 정도는 해야 다음과 같이 메모리 이동을 확인할 수 있습니다.

pg1: 4eb6744, 0
pg2: 4eb6750, 0

pg1: 4eaa9f4, 2
pg2: 4eaaa00, 2




이쯤에서 그럼 GC.Collect의 동작을 살짝 살펴볼까요? ^^ 우선, 본문에서 사용한 GC.Collect(Int32, GCCollectionMode) 메서드의 도움말을 보면,

Forces a garbage collection from generation 0 through a specified generation, at a time specified by a GCCollectionMode value.


의미 상으로 0 ~ n까지 GC를 수행하는 걸로 보이는데, 실제로 이것은 다음의 코드를 통해 확인할 수 있습니다.

ShowGCCount();

for (int i = 0; i <= GC.MaxGeneration; i++)
{
    GC.Collect(i, GCCollectionMode.Forced);
}

ShowGCCount();

private static void ShowGCCount()
{
    Console.WriteLine($"GC0: {GC.CollectionCount(0)}, GC1: {GC.CollectionCount(1)}, GC2: {GC.CollectionCount(2)}");
}

/* 출력 결과
GC0: 0, GC1: 0, GC2: 0
GC0: 3, GC1: 2, GC2: 1
*/

따라서, 그냥 전 세대의 GC를 수행하는 경우 저렇게 세대별로 GC.Collect를 할 필요 없이 그냥 단일 호출로 해도 되고, 또는 GC.Collect()를 호출해도 같은 효과를 갖습니다.

GC.Collect(2, GCCollectionMode.Forced);
// == GC.Collect(); // Forces an immediate garbage collection of all generations.

ShowGCCount();

/* 출력 결과
GC0: 1, GC1: 1, GC2: 1
*/

참고로, 아래는 GC.Collect의 원본 소스 코드입니다.

public static void Collect()
{
    _Collect(-1, 2);
}

public static void Collect(int generation, GCCollectionMode mode)
{
    Collect(generation, mode, blocking: true);
}

public static void Collect(int generation, GCCollectionMode mode, bool blocking)
{
    Collect(generation, mode, blocking, compacting: false);
}

public static void Collect(int generation, GCCollectionMode mode, bool blocking, bool compacting)
{
    if (generation < 0)
    {
        throw new ArgumentOutOfRangeException("generation", Environment.GetResourceString("ArgumentOutOfRange_GenericPositive"));
    }

    if (mode < GCCollectionMode.Default || mode > GCCollectionMode.Optimized)
    {
        throw new ArgumentOutOfRangeException(Environment.GetResourceString("ArgumentOutOfRange_Enum"));
    }

    int num = 0;
    if (mode == GCCollectionMode.Optimized)
    {
        num |= 4;
    }

    if (compacting)
    {
        num |= 8;
    }

    if (blocking)
    {
        num |= 2;
    }
    else if (!compacting)
    {
        num |= 1;
    }

    _Collect(generation, num);
}

[DllImport("QCall", CharSet = CharSet.Unicode)]
[SecurityCritical]
[SuppressUnmanagedCodeSecurity]
private static extern void _Collect(int generation, int mode);




위의 소스 코드에서 GC.Collect(int generation, GCCollectionMode mode, bool blocking, bool compacting) 버전을 보면 알겠지만, 사실 메모리 이동을 명시하는 compacting 변수를 설정하면 이 글의 예제를 다음과 같이 다시 테스트해볼 수 있습니다.

Program pg1 = new Program();
Program pg2 = new Program();

ShowAddress("pg1", pg1);
ShowAddress("pg2", pg2);
Console.WriteLine();

GC.Collect(0, GCCollectionMode.Forced, true, true);

ShowAddress("pg1", pg1);
ShowAddress("pg2", pg2);

/* 출력 결과
pg1: 527aaac, 0
pg2: 527aab8, 0

pg1: 527a924, 1
pg2: 527a930, 1
*/

즉, compacting 값이 true인 경우 GC는 강제로 메모리 이동을 하지만, false인 경우에는 상황에 따라 필요하면 메모리 이동을 한다고 보면 됩니다.

그런데 compacting 변수를 명시하는 경우, 재미있는 현상이 하나 있습니다. "Internals of the POH" 글에 보면,

Usually when a GC of generation G happens, objects that were in G would be in (G+1), but we may choose to leave a pinned object that was in generation G still in G, instead of promoting it to (G+1). This is called demotion.


Pinning 개체의 경우 GC가 수행돼도 세대가 올라가지 않는다는 "demotion"에 대해 설명하고 있는데요, 이것을 다음과 같이 테스트해볼 수 있습니다.

static unsafe void Main(string[] args)
{
    Program pg1 = new Program();
    MakeObject(1000);
    Program pg2 = new Program();

    GCHandle pinPg2 = GCHandle.Alloc(pg2, GCHandleType.Pinned);

    ShowAddress("pg1", pg1);
    ShowAddress("pg2", pg2);
    Console.WriteLine();
    GC.Collect(2, GCCollectionMode.Forced, true, true);

    ShowAddress("pg1", pg1);
    ShowAddress("pg2", pg2);
    Console.WriteLine();

    GC.Collect(2, GCCollectionMode.Forced, true, true);
    ShowAddress("pg1", pg1);
    ShowAddress("pg2", pg2);
}

/* 출력 결과
pg1: 509aac0, 0
pg2: 509da4c, 0

pg1: 509a938, 1
pg2: 509da4c, 0

pg1: 509a914, 2
pg2: 509da4c, 0
*/

보는 바와 같이 pg2 개체는 pg1과는 달리 GC.Collect에 따라 세대가 올라가지 않고 여전히 0에 머물고 있습니다. 그렇다고 해서 pg2 개체의 pinning 상태가 해제될 때까지 언제까지나 0 세대에 머무는 것은 아닙니다. 가령 compacting == false로 GC.Collect를 수행하면 정상적으로 세대가 올라갑니다.

GC.Collect(2, GCCollectionMode.Forced, true, false);
ShowAddress("pg2", pg2);
GC.Collect(2, GCCollectionMode.Forced, true, false);
ShowAddress("pg2", pg2);

/* 출력 결과
pg2: 509da4c, 1
pg2: 509da4c, 2
*/

(첨부 파일은 이 글의 예제 코드를 포함합니다.)




[이 글에 대해서 여러분들과 의견을 공유하고 싶습니다. 틀리거나 미흡한 부분 또는 의문 사항이 있으시면 언제든 댓글 남겨주십시오.]







[최초 등록일: ]
[최종 수정일: 5/17/2021]

Creative Commons License
이 저작물은 크리에이티브 커먼즈 코리아 저작자표시-비영리-변경금지 2.0 대한민국 라이센스에 따라 이용하실 수 있습니다.
by SeongTae Jeong, mailto:techsharer at outlook.com

비밀번호

댓글 작성자
 




1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  [14]  15  ...
NoWriterDateCnt.TitleFile(s)
13277정성태3/6/20234733개발 환경 구성: 668. 코드 사인용 인증서 신청 및 적용 방법(예: Digicert)
13276정성태3/5/20234419.NET Framework: 2102. C# 11 - ref struct/ref field를 위해 새롭게 도입된 scoped 예약어
13275정성태3/3/20234745.NET Framework: 2101. C# 11의 ref 필드 설명
13274정성태3/2/20234316.NET Framework: 2100. C# - ref 필드로 ref struct 타입을 허용하지 않는 이유
13273정성태2/28/20234027.NET Framework: 2099. C# - 관리 포인터로서의 ref 예약어 의미
13272정성태2/27/20234303오류 유형: 850. SSMS - mdf 파일을 Attach 시킬 때 Operating system error 5: "5(Access is denied.)" 에러
13271정성태2/25/20234217오류 유형: 849. Sql Server Configuration Manager가 시작 메뉴에 없는 경우
13270정성태2/24/20233839.NET Framework: 2098. dotnet build에 /p 옵션을 적용 시 유의점
13269정성태2/23/20234384스크립트: 46. 파이썬 - uvicorn의 콘솔 출력을 UDP로 전송
13268정성태2/22/20234937개발 환경 구성: 667. WSL 2 내부에서 열고 있는 UDP 서버를 호스트 측에서 접속하는 방법
13267정성태2/21/20234844.NET Framework: 2097. C# - 비동기 소켓 사용 시 메모리 해제가 finalizer 단계에서 발생하는 사례파일 다운로드1
13266정성태2/20/20234453오류 유형: 848. .NET Core/5+ - Process terminated. Couldn't find a valid ICU package installed on the system
13265정성태2/18/20234373.NET Framework: 2096. .NET Core/5+ - PublishSingleFile 유형에 대한 runtimeconfig.json 설정
13264정성태2/17/20235864스크립트: 45. 파이썬 - uvicorn 사용자 정의 Logger 작성
13263정성태2/16/20234034개발 환경 구성: 666. 최신 버전의 ilasm.exe/ildasm.exe 사용하는 방법
13262정성태2/15/20235086디버깅 기술: 191. dnSpy를 이용한 (소스 코드가 없는) 닷넷 응용 프로그램 디버깅 방법 [1]
13261정성태2/15/20234375Windows: 224. Visual Studio - 영문 폰트가 Fullwidth Latin Character로 바뀌는 문제
13260정성태2/14/20234161오류 유형: 847. ilasm.exe 컴파일 오류 - error : syntax error at token '-' in ... -inf
13259정성태2/14/20234331.NET Framework: 2095. C# - .NET5부터 도입된 CollectionsMarshal
13258정성태2/13/20234201오류 유형: 846. .NET Framework 4.8 Developer Pack 설치 실패 - 0x81f40001
13257정성태2/13/20234290.NET Framework: 2094. C# - Job에 Process 포함하는 방법 [1]파일 다운로드1
13256정성태2/10/20235139개발 환경 구성: 665. WSL 2의 네트워크 통신 방법 - 두 번째 이야기
13255정성태2/10/20234458오류 유형: 845. gihub - windows2022 이미지에서 .NET Framework 4.5.2 미만의 프로젝트에 대한 빌드 오류
13254정성태2/10/20234349Windows: 223. (WMI 쿼리를 위한) PowerShell 문자열 escape 처리
13253정성태2/9/20235137Windows: 222. C# - 다른 윈도우 프로그램이 실행되었음을 인식하는 방법파일 다운로드1
13252정성태2/9/20233949오류 유형: 844. ssh로 명령어 수행 시 멈춤 현상
1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  [14]  15  ...