Étude de cas sur l’ajout de vecteurs d’enregistrements typés dans Gambit Scheme

Abstract

Dans le but d’optimiser la représentation en mémoire des enregistrements Scheme dans le compilateur Gambit, nous avons introduit dans celui-ci un système d’annotations de type et des vecteurs contenant une représentation abrégée des enregistrements. Ces derniers omettent la référence vers le descripteur de type et l’entête habituellement présents sur chaque enregistrement et utilisent plutôt un arbre de typage couvrant toute la mémoire pour retrouver le vecteur contenant une référence. L’implémentation de ces nouvelles fonctionnalités se fait par le biais de changements au runtime de Gambit. Nous introduisons de nouvelles primitives au langage et modifions l’architecture existante pour gérer correctement les nouveaux types de données. On doit modifier le garbage collector pour prendre en compte des enregistrements contenants des valeurs hétérogènes à alignements irréguliers, et l’existence de références contenues dans d’autres objets. La gestion de l’arbre de typage doit aussi être faite automatiquement. Nous conduisons ensuite une série de tests de performance visant à déterminer si des gains sont possibles avec ces nouvelles primitives. On constate une amélioration majeure de performance au niveau de l’allocation et du comportement du gc pour les enregistrements typés de grande taille et des vecteurs d’enregistrements typés ou non. De légers surcoûts sont toutefois encourus lors des accès aux champs et, dans le cas des vecteurs d’enregistrements, au descripteur de type.

In order to optimize the in memory representation of Scheme records in the Gambit compiler, we introduce a type annotation system on record fields. We also introduce flat vector of records containing an abbreviated representation of those records. These vectors omit the header and reference to the type descriptor on contained records and use a type tree spanning the whole memory to recover the type as needed from an internal pointer. The implementation of the new functionnalities is done through changes in the Gambit runtime. We add new primitives to the language and modify the existing architecture to correctly handle the new data types in a way transparent that is transparent to the user. To do so, we modify the garbage collector to account to account for the existance of internal references and of heterogenous records whose fields may not be alligned to a word and need not be boxed. We also have to automatically and systematically update hte type tree to reflect the live vectors. To asses our implementation’s performance, we run a serie of benchmarks. We measure significant gains on allocation time and space with both typed records and contained records. We also measure a minor overhead in access costs on typed fields and major loss on accesses to the type descriptor of contained records.