루비를 위한 메모리 프로파일러: 메모리 누수 디버깅 및 성능 최적화

[29S05] Memory Profiler for Ruby (en)

작성자
RubyKaigi
발행일
2025년 10월 05일

핵심 요약

  • 1 Ruby 애플리케이션의 메모리 누수 및 비효율적인 메모리 사용을 진단하고 최적화하기 위한 고급 메모리 프로파일러를 소개합니다.
  • 2 `ardoc 2.2`의 실제 메모리 누수 문제를 시연하여 `Hash` 객체 누수를 발견하고 3줄의 코드 수정으로 성능을 크게 개선하는 과정을 보여줍니다.
  • 3 프로파일러는 온라인/오프라인 모드, 동적 연결/분리, 로컬/원격 지원, 데이터 수집 제어 기능을 제공하며, 유연한 아키텍처를 통해 오버헤드를 최소화하고 확장성을 확보합니다.

도입

이 발표는 Ruby 애플리케이션의 고질적인 문제인 메모리 관련 이슈를 해결하기 위해 개발된 새로운 메모리 프로파일러를 소개합니다. 웹 애플리케이션이나 엔터프라이즈 시스템과 같이 장시간 실행되는 대규모 Ruby 소프트웨어는 종종 메모리 누수나 비효율적인 메모리 사용으로 인해 성능 저하를 겪습니다. 발표자는 이러한 문제를 해결하고 개발자가 비효율적인 메모리 사용 패턴을 식별하며, 실제 프로덕션 환경에서 활용 가능한 프로파일러의 필요성을 강조하며 개발 배경을 설명합니다. 본 프로파일러는 이러한 요구사항을 충족시키기 위해 설계되었습니다.

발표자는 ardoc 2.2를 대상으로 한 실제 시연을 통해 메모리 프로파일러의 기능을 상세히 설명합니다. ardoc 2.2는 17,000줄 이상의 코드를 가진 복잡한 애플리케이션으로, 문서 생성에 50분 이상 소요되고 1.3GB의 메모리를 사용하는 성능 문제를 가지고 있었습니다.

메모리 누수 진단 및 해결 과정

  • 문제 식별: 프로파일러를 ardoc에 연결하여 실시간으로 클래스별 인스턴스 수, 크기, 총 메모리 사용량 및 동적 그래프를 관찰했습니다. Hash 객체의 생존율이 99%로 매우 높고, 라이브 인스턴스 수가 지속적으로 증가하며 전체 메모리 사용량 그래프가 상승하는 경향을 보여 Hash 객체로 인한 메모리 누수를 의심했습니다.

  • 누수 위치 특정: 할당 호출 추적(allocation call trace) 기능을 활성화한 후, Hash 객체가 Jane what two 함수에서 생성됨을 확인했습니다.

  • 문제 해결 및 검증: 해당 코드(단 3줄)를 수정하고 프로파일러로 재검증한 결과, Hash 객체의 생존율과 라이브 인스턴스 수가 감소하고 메모리 사용량 그래프가 안정화되는 것을 확인했습니다. 수정 후 ardoc의 실행 시간은 단축되었고 메모리 사용량도 줄어들었습니다. ardoc 2.3 버전부터는 이 메모리 누수 문제가 해결되었다고 언급했습니다.

프로파일러의 주요 기능 및 아키텍처

  • 데이터 수집: Ruby VM으로부터 객체 생성/삭제, GC 시작/종료 등 다양한 데이터를 수집하여 클래스별 통계, 할당 호출 추적, 동적 메모리 그래프, GC 상태 등의 분석 리포트를 제공합니다.

  • 고급 기능:
    • 온라인/오프라인 모드: 실시간 모니터링 또는 데이터 저장 후 분석이 가능합니다.
    • 동적 연결/분리: 애플리케이션 실행 중 언제든지 연결/분리 가능하며, 분리 시 오버헤드는 0입니다.
    • 로컬/원격 지원: 로컬 및 원격 Ruby 애플리케이션 프로파일링을 지원합니다.
    • 데이터 수집 제어: 필요한 데이터만 선택적으로 수집하여 오버헤드를 조절할 수 있습니다.
  • 설계 및 구현: 대상 Ruby VM에 미치는 영향을 최소화하고 높은 모듈성을 확보하는 것을 목표로 합니다. Ruby VM 수정, C 확장 백엔드, 소켓 기반 통신 채널, Java Swing 프론트엔드로 구성된 분리형 아키텍처를 채택하여 무거운 작업을 프론트엔드로 분산시켜 VM 부하를 줄입니다.

결론

발표된 메모리 프로파일러는 Ruby 애플리케이션의 메모리 관련 문제를 효과적으로 진단하고 해결할 수 있는 강력한 도구임을 입증했습니다. 실제 `ardoc`의 메모리 누수 문제를 해결한 시연은 이 프로파일러의 실용성과 가치를 명확히 보여주었습니다. 온라인/오프라인, 동적 연결/분리, 원격 프로파일링 등 고급 기능과 유연한 아키텍처는 이 프로파일러가 프로덕션 환경에서도 충분히 활용될 수 있음을 시사합니다. 향후 Ruby 1.9.3 버전(또는 이후 버전)에 통합될 계획이며, CPU 프로파일러 등 다른 도구와 결합하여 '올인원 프로파일러'로 발전할 잠재력을 가지고 있어 Ruby 개발 생태계에 큰 기여를 할 것으로 기대됩니다.

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