Crystalline：快速且内存高效的无等待回收

历史上，基于无锁引用计数的内存管理效率很低，尤其对于读主导的工作负载。因此，基于纪元回收（EBR）、危险指针（HP）或二者结合的方法受到了广泛关注。EBR 表现出优异的性能，但由于潜在的无界内存使用而是阻塞的。相比之下，HP 是非阻塞的并实现了良好的内存效率，但速度慢得多。此外，HP 在一般情况下仅是免锁的。近来，提出了若干新的内存回收方法，如 WFE 和 Hyaline。WFE 实现了无等待性，但内存效率较低，且在过度订阅场景下性能欠佳；Hyaline 实现了更高的性能和内存效率，但缺乏无等待性。我们提出了一种新的无等待内存回收方案 Crystalline，同时应对高性能、高内存效率与无等待性这三重挑战。Crystalline 保证完全的无等待性，即使在线程动态回收时也是如此，并以任何线程均可回收其他线程退役内存的异步方式回收内存，且确保（近乎）均衡的跨所有线程回收工作负载。后两个特性带来了 Crystalline 的高性能与高内存效率。同时保证这三种特性需要克服独特的挑战，我们在文中进行了讨论。Crystalline 的实现依赖于在 x86-64 或 ARM64 等商用硬件上广泛可用的专用指令。我们的实验评估表明，Crystalline 展现出卓越的可扩展性与内存效率，并随着线程数增长实现优于 EBR 等典型回收方案的吞吐量。