Learning Module
Chapter 2: 가비지 컬렉션(GC) - 멈추지 않는 서버를 위한 사투
Weak Generational Hypothesis, G1 GC vs ZGC, STW, SafePoints
1. 전제 조건: 약한 세대 가설 (Weak Generational Hypothesis)
GC 설계의 근간이 되는 두 가지 대전제입니다.
- 대부분의 객체는 금방 불능(Unreachable) 상태가 된다.
- 오래된 객체에서 젊은 객체로의 참조는 아주 적다.
이 가설 덕분에 JVM은 힙을 Young / Old 영역으로 나누어 "금방 죽을 놈들만 모인 곳"을 아주 빠르게 청소(Minor GC)할 수 있습니다.
2. 힙 메모리 구조 시각화 (Generational GC)
Architecture Visualization
- Eden: 새로 태어난 객체들이 머무는 곳.
- Survivor: 죽지 않고 살아남은 객체들이 번갈아 가며 머무는 곳. (둘 중 하나는 반드시 비어있어야 함)
- Tenuring: 여러 번의 GC에서 살아남은 객체는 'Old' 영역으로 승급(Promotion)합니다.
3. 현대적 GC: G1 vs ZGC
| 특징 | G1 GC (Java 9+ Default) | ZGC (Next-Gen) |
|---|---|---|
| 철학 | 힙을 '리전'으로 쪼개 쓰레기 많은 곳 우선 청소 | 힙 크기에 상관없이 10ms 이하 정지 보장 |
| STW | 최대 수백 ms 발생 가능 | 극도로 짧음 (병렬 마킹/재배치) |
| 장점 | 처리량(Throughput)이 우수함 | 지연 시간(Latency)이 극도로 낮음 |
| 단점 | 힙이 커질수록 멈춤 시간 증가 | CPU 사용률이 상대적으로 높음 |
4. 시니어의 팁: SafePoint와 STW
모든 GC의 시작은 SafePoint입니다.
- SafePoint: GC를 하기 위해 모든 스레드가 잠시 멈춰도 안전한 지점입니다.
- 문제: 간혹 어떤 스레드가 SafePoint에 도달하지 못하면(긴 루프 등), 다른 모든 스레드가 그 스레드를 기다리느라 STW(Stop-The-World) 시간이 비정상적으로 길어질 수 있습니다. 이를 'SafePoint Check' 지연이라고 합니다.
핵심 요약
- 1Major GC는 Old 영역이 꽉 찼을 때 발생하며, 훨씬 긴 STW를 동반하므로 피해야 합니다.
- 2힙 크기를 너무 크게 잡으면 GC 한 번에 걸리는 시간이 늘어나Latency에 악영향을 줄 수 있습니다.
- 3ZGC는 Colored Pointers와 Load Barriers 기술을 통해 대규모 힙에서도 10ms 이하의 정지를 달성합니다.
실전 코드 예제
GC 튜닝의 시작: 로그 분석 (Unified Logging)bash
| 1 | # GC 상세 내역과 정지 시간, 원인을 기록합니다. |
| 2 | java -Xlog:gc*,safepoint:file=gc.log:time,uptime,level,tags \ |
| 3 | -Xms4g -Xmx4g \ |
| 4 | -XX:+UseG1GC \ |
| 5 | -XX:MaxGCPauseMillis=100 \ |
| 6 | -jar app.jar |
Tech Interview Challenge
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HellG1 GC에서 'Humongous objects'란 무엇이며 어떤 문제를 일으키나요?
G1 GC에서 'Humongous objects'란 무엇이며 어떤 문제를 일으키나요?
A
리전(Region) 크기의 50%를 넘는 거대한 객체를 뜻합니다. 이들은 Old 영역으로 바로 할당되며, 연속된 리전을 차지해야 하므로 메모리 파편화를 유발하고 자주 Full GC를 일으키는 주범이 됩니다. 리전 크기를 키우거나 객체 크기를 줄여야 합니다.