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Title: A Serverless-Optimized Garbage Collector.
Other Titles: Um coletor de lixo otimizado sem servidor.
???metadata.dc.creator???: TAVARES, Gabriel Alves.
???metadata.dc.contributor.advisor1???: SILVA, Thiago Emmanuel Pereira da Cunha.
???metadata.dc.contributor.referee1???: BRASILEIRO, Francisco Vilar.
???metadata.dc.contributor.referee2???: GOMES, Ruan Delgado.
Keywords: Garbage Collector (GC);Serverless-Optimized Garbage Collector (SOGC);Gerenciamento de memória - coletor de lixo;Serverless;Aplicações de Function-as-a-Service (FaaS);Coletor de Lixo (GC);Coletor de lixo otimizado sem servidor (SOGC);Gerenciamento de memória - coletor de lixo;Sem servidor;Aplicações de Função como Serviço (FaaS)
Issue Date: 3-Feb-2025
Publisher: Universidade Federal de Campina Grande
Citation: TAVARES, Gabriel Alves. A Serverless-Optimized Garbage Collector. 2025. 59 f. Dissertação (Mestrado em Ciência da Computação) – Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação, Centro de Engenharia Elétrica e Informática, Universidade Federal de Campina Grande, Paraíba, Brasil, 2025.
???metadata.dc.description.resumo???: Linguagens de programação gerenciadas abstraem o gerenciamento de memória de baixo nível, permitindo que programadores se concentrem em questões de alto nível. Nessas linguagens de programação, o Gerenciamento Automático de Memória (GAM), frequente mente implementado por meio de um Coletor de Lixo (GC, do inglês, Garbage Collector), lida automaticamente com a alocação e desalocação de memória. Embora o GAM mitigue erros relacionados à memória, sua sobrecarga pode impactar o desempenho da aplicação. GCs modernos empregam técnicas como concorrência, gerenciamento de memória genera cional e algoritmos adaptativos para minimizar esse impacto no desempenho. Esta dissertação se concentra em estratégias de GC especificamente adaptadas para apli cações de Function-as-a-Service (FaaS). As cargas de trabalho de FaaS exibem um padrão distinto de uso de memória, caracterizado por objetos efêmeros e persistentes. Diferente mente das abordagens tradicionais de GC de propósito geral, neste trabalho, propomos e avaliamos um novo algoritmo de GC, o Serverless-Optimized Garbage Collector (SOGC). OSOGCaproveita as características únicas do FaaS para obter ganhos significativos de efi ciência. Umciclo típico de uso de memória em uma função FaaS envolve uma fase de inicializa ção, durante a qual os dados destinados a toda a vida útil da função são alocados, seguida por uma fase de processamento de eventos, caracterizada por dados efêmeros que são usa dos para processar o evento e, em seguida, descartados rapidamente. O SOGC aborda esse padrão organizando a memória em um layout que inclui um espaço persistente para dados de longa duração e um espaço de processamento separado para cada evento. Essa organização eficiente da memória permite uma rápida recuperação de dados não utilizados, minimizando interrupções relacionadas ao coletor de lixo durante a execução da lógica de negócios. Para avaliar o SOGC, empregamos um modelo analítico, permitindo uma comparação direta com algoritmos GC clássicos. Por meio desse modelo, avaliamos vários cenários, demonstrando que o SOGC tem o potencial de superar as soluções existentes sob certas condições.
Abstract: Managed programming languages abstract away low-level memory management, enabling programmers to focus on high-level concerns. In these programming languages, Automatic Memory Management (AMM), often realized through a Garbage Collector (GC), automat ically handles memory allocation and deallocation. While AMM mitigates memory-related errors, its overhead can impact application performance. Modern GCs employ techniques such as concurrency, generational memory management, and adaptive algorithms to mini mize this performance impact. This dissertation focus on GC strategies specifically tailored for Function-as-a-Service (FaaS) applications. FaaS workloads exhibit a distinct memory usage pattern, characterized by ephemeral and persistent objects. Unlike traditional, general purpose GC approaches, in this work we propose and evaluate a novel GC algorithm, Serverless-Optimized Garbage Collector (SOGC). SOGC takes advantage of FaaS unique characteristics to achieve signifi cant efficiency gains. A typical memory usage cycle in a FaaS function involves an initialization phase, dur ing which data intended for the function’s entire lifetime is allocated, followed by an event handling phase, characterized by ephemeral data that is used to process the event and then promptly discarded. SOGC addresses this pattern by organizing memory into a layout that includes a persistent space for long-lived data and a separate handler space for each event. This efficient memory organization allows for rapid reclamation of unused data, minimizing garbage collector-related interruptions during the execution of business logic. To evaluate SOGC, we employ an analytical model, enabling a direct comparison with classic GC algorithms. Through this model, we assess various scenarios, demonstrating that SOGChas the potential to outperform existing solutions under certain conditions.
Keywords: Garbage Collector (GC)
Serverless-Optimized Garbage Collector (SOGC)
Gerenciamento de memória - coletor de lixo
Serverless
Aplicações de Function-as-a-Service (FaaS)
Coletor de Lixo (GC)
Coletor de lixo otimizado sem servidor (SOGC)
Gerenciamento de memória - coletor de lixo
Sem servidor
Aplicações de Função como Serviço (FaaS)
???metadata.dc.subject.cnpq???: Ciência da Computação.
URI: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/42074
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