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Garbage collection과 memory leak

Garbage collection(a.k.a. GC)은 프로그램이 더 이상 접근할 수 없는 메모리를 자동으로 해제시켜 주는 기술을 의미한다. John McCarthy가 Lisp에 처음 구현한 이후 많은 언어가 사용하여 현대 프로그래머 중에 모르는 사람이 없다고 해도 좋을 정도로 널리 알려진 개념이다. 근데 이 GC에 대해서 사람들이 자주 착각하는 것이 있다. GC를 사용하는 이유가 memory leak을 잡아주기 위해서라고 생각하는 것이다. 만약 이렇게 생각했다면 GC에 대해 큰 착각을 하는 것이다.GC는 memory leak을 막지 못한다. 사실 튜링 완전한 언어에서 memory leak을 막아주는 방법은 세상에 존재할 수 없다. 이것을 설명하기 위해서는 우선 memory leak이 무엇인지 알아야 한다. Wikipedia는 memory leak을 다음과 같이 설명한다. a type of resource leak that occurs when a computer program incorrectly manages memory allocations in such a way that memory which is no longer needed is not released.쉽게 설명해 memory leak이란, 사용하지 않을 메모리를 해제하지 않는 현상이다. 결국 memory leak을 잡기 위해서는 사용하지 않는 메모리를 찾아내는 것이 먼저다. 그리고 사용하지 않는 메모리를 완벽하게 찾아내는 건 불가능하다. 자세한 설명은 아래 코드를 통해서 하도록 하겠다.위 코드에서 x는 언제 해제해야 할까? 보통은 use(x)가 끝난 뒤 해제해야 한다고 생각할 것이다. 하지만 some_function이 종료되지 않는 함수라면 어떨까? some_function이 내부에서 무한 루프를 돌고 절대 종료되지 않는 함수라면 use(x)는 호출될 일이 없다. 따라서 x는 앞으로 접근할 일이 없는 메모리고, some_function이 실행되고 있는 동안 x를 해제하지 않고 있는 것은 mem…

managed language와 unmanaged language?

얼마 전 우연히 이런 글을 보게 됐다. 프로그래밍 언어를 managed language와 unmanaged language로 구분한 것인데 그 기준을 garbage collection(a.k.a. GC)을 하는가 아닌가로 잡았다. 난생처음 들어보는 기준이었다. 인생이 힘들어서 노느라 바쁜 사이 뭔가 새로운 논문이 나왔나 하고 찾아봤다.역시나 이런 경우 대부분 그렇듯이 다른 나라에서는 안 쓰이고 다른 나라에서는 안 쓰이고 우리나라에서 작성된 블로그만 보였다. 그 블로그들이 공통으로 언급하는 것으로 보아 어떤 사람이 유튜브에서 처음 사용한 것 같다. 사실 다른 나라에서는 안 쓰이는 기준이라는 건 별로 중요하지 않다. 그보다 중요한 건 이 managed language라는 것이 잘못 붙여진 이름이라는 것이다.일단 managed/unmanaged라는 용어 자체가 없는 것은 아니다. 이건 MS 진영에서 만든 용어다. MS는 managed language 대신 managed code라는 단어를 주로 쓰기는 했지만 말이다. MS에서 만든 managed code는 Common Language Runtime(a.k.a. CLR)에서 실행되는 코드를 의미한다. 반대로 CLR에 의존하지 않는 코드를 unmanaged code라고 부른다.물론 CLR이 제공하는 기능에 GC가 포함되기 때문에 managed code는 GC을 사용한다. 하지만 GC에 초점을 맞추면 안 된다. 여기서 중요한 것은 virtual machine 위에서 코드가 실행된다는 것이다. virtual machine 위에서 돌기 때문에 컴퓨터 아키텍쳐에 따라 새로 컴파일할 필요 없다거나, 다른 머신에서도 같은 동작을 기대할 수 있다는 등 CLR의 장점에 주목해야 한다.한때는 managed code를 생성할 것을 목표로 설계된 C#, Visual Basic 같은 언어를 managed language라고 부르기도 했지만, 요새는 잘 안 보인다. 안 쓰이게 된 이유는 모르겠다. 그저 C++을 이용해 CLR을 쓸 수 있게 …

Ethereum의 state trie pruning

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Ethereum은 현재 상태를 prefix tree의 일종인 modified merkle patricia trie(a.k.a. MPT)로 저장한다. MPT는 state root의 hash를 계산하기 위해 state trie 전체를 볼 필요가 없이, 수정된 branch의 hash만 다시 계산하면 되기 때문에 빠르게 root hash를 찾을 수 있다.
MPT를 이용하면 새로 추가되는 노드의 수도 최소화할 수 있다. 예를 들어 위의 그림에서 block N과 block N + 1의 차이는 A의 오른쪽 자식의 값이 10에서 20으로 변경된 것뿐이다. 이 경우 10에서 20으로 변경된 노드의 부모 외의 다른 노드는 전부 기존의 노드를 재활용할 수 있다. 따라서 푸른색으로 그려진 3개의 노드만 새로 추가하면 된다.그렇다면 더는 접근할 필요가 없는 노드들은 어떻게 되는가? 위의 예제에서 붉은색으로 표시된 3개의 노드는 block N + 1에서는 필요 없는 노드다. 그렇다면 이 3개의 노드는 3개의 푸른색 노드가 추가되고 나면 바로 지워도 될까? 그랬으면 문제가 쉬웠겠지만 아쉽게도 그렇지 않다. Ethereum은 block의 finality를 보장하지 않는다. 다른 말로 언제든지 block N + 1이 block N으로 retract 될 수 있다는 것이다. 게다가 Web3 API를 통해서 과거의 state에 접근하는 것도 가능하기 때문에 현재 상태에서 안 쓰이는 노드를 바로 지울 수는 없다.그렇다고 영원히 남겨둘 수는 없다. 현재 ethereum에서 최신 state의 크기는 약 25GB 정도지만, 과거 state를 전부 저장하면 300GB를 넘어간다. 게다가 이 크기는 점점 커질 것이기 때문에 이를 전부 저장하는 것은 현실적이지 않다. Ethereum은 접근할 수 있는 과거 state를 127개로 제한하여 그보다 오래된 state에만 포함된 노드는 지워도 되도록 하였다. 하지만 지워도 된다는 것과 지울 수 있다는 것은 별개의 문제다. DB에 저장돼있는 노드 중 최근 127개의…