IBM 开源 JVM 实现 OpenJ9,并提交 Eclipse 基金会托管

  • 张卫滨

2017 年 9 月 26 日

话题:IBMJVM语言 & 开发架构

近日,IBM 将其J9 Java 虚拟机命名为 OpenJ9,托管至 Eclipse 基金会并在GitHub 上开源,OpenJ9 的定位是企业级的开源 Java 虚拟机。

在 2006 年 9 月 20 旧金山举办的 JavaOne 上,IBM 就曾宣布开源其 Java 虚拟机 OpenJ9,该项目的领导者 Dan Heidinga 做过 J9 相关的技术演讲,阐述了该虚拟机的技术架构和相关的生态系统。当时,IBM 计划随 Java 9 一起开源其 OpenJ9。根据 Dan Heidinga 的描述,OpenJ9 的核心价值在于高性能、高可用性和适用性。OpenJ9 的技术架构如下所示:

为了实现性能的提升,OpenJ9 在数据结构、类加载、线程管理、解释器等方面都进行了优化。按照 IBM 的规划,OpenJ9 与 Eclipse OMR 的关系如下图所示:

其中,Eclipse OMR是用于构建可靠、高性能语言运行时的跨平台组件。这组件使用 C 和 C++ 编写,借助它能够构建跨不同硬件和操作系统平台的语言运行时,该项目也在GitHub 开源。根据 RednaxelaFX 的解读,OMR 是最上游,OpenJ9 基于 OMR 构建出一个完整的 JVM,OpenJ9 + OpenJDK Java Class Library 构成出一个完整的 Java 运行时环境,然后在此基础上添加 IBM 的特化功能最终构成 IBM 发行版 J9 及其配套库。

关于公众可能关注的问题,Eclipse OpenJ9 在官网上进行了回应

Eclipse OpenJ9 是 OpenJDK 的替代方案吗?

不是。Eclipse OpenJ9 是一个 Java 虚拟机 (JVM),也就是运行 Java 应用程序的引擎,而 OpenJDK 是一个完整的开发工具包,除了 JVM 还包含其他的组件比如 Java 类库。默认情况下,OpenJDK 使用名为 Hotspot 的 JVM 进行构建。简单来说,OpenJ9 是 JVM 的替代方案,可将其包含到 OpenJDK 的二进制文件中。

Eclipse OpenJ9 与 Hotspot 的差别在哪里?

Hotspot 和 Eclipse OpenJ9 都是可以包含在 OpenJDK 中的 Java 虚拟机,但它们具有不同的功能。按照不同的构建过程,你可以让 OpenJDK 二进制文件中包含 Eclipse OpenJ9 ,也可以包含 Hotspot。

OpenJ9 中的 J9 代表什么含义呢?

为了澄清公众的误解,J9 != Java 9。如果读者对它名字的来源感兴趣的话,可以参考这篇博客文章

既然如此,我们为什么要使用 Eclipse OpenJ9 而不是默认的 JVM 呢?

如果你正在为应用程序寻找企业级的运行时环境,那么建议使用 Eclipse OpenJ9 构建 OpenJDK。这个高性能、可扩展的虚拟机是众多 IBM 企业软件产品的核心。你还可以进一步地优化 OpenJ9,提升特定场景下 Java 应用的性能。

为什么 IBM 将他们的 J9 虚拟机贡献给了 Eclipse 基金会?

IBM 公开承诺要将创新带入开源开发社区。多年以来,J9 虚拟机是 Java 版 IBM SDK 的核心,将它开源,阐明了 IBM 的兑现承诺的决心。

OpenJ9 虚拟机构建在 Eclipse OMR 项目的核心技术之上,OMR 是由 IBM 在 2016 年贡献给 Eclipse 基金会的。IBM 持续地投入资源到 Eclipse OpenJ9 和 Eclipse OMR 项目中,以确保企业级产品能够利用最新的硬件技术。

OpenJ9 的网站上提供了预构建版本的下载地址(通过 AdoptOpenJDK 下载)以及自行打包构建的完整教程。OpenJ9 本身对 Java 应用进行了一些优化,我们无需再调整命令行选项。如果你想配置不同的垃圾收集器或者要探索特定硬件的特性的话(比如 GPU),那么可以读取IBM 知识中心上已有的用户文档

OpenJ9 的关注点主要在性能方面,因此Phoronix Media站点的创始人Michael Larabel运行了一些快速的基准(Benchmark)测试,以了解 OpenJ9 和 Hotspot 之间性能的差异

在测试中,他分别使用了将 OpenJ9 打包至 OpenJDK 9 的构建版本以及当时的 OpenJDK 9 Hotspot 构建版本(作者在进行测试时,正式版本的 Java 9 尚未发布——编者注),作为参考,还使用了 OpenJDK 8 Hotspot 构建版本。这三个 JDK 都可以通过 AdoptOpenJDK 站点获取预先构建好的版本

Michael 使用两台 Linux 机器进行了快速的基准测试,其中一台机器的处理器是 Intel Core i9 7900X,操作系统是基于 Linux 4.13 kernel 的 Ubuntu 17.04。另外一台机器是双插槽 Tyan 服务器,处理器是 Xeon Gold 6138,操作系统是 Debian GNU/Linux 9.1。每台机器上都使用这三个 OpenJDK 进行了测试,有一些 Java 基准测试是通过Phoronix Test Suite运行的。

首先看一下 Core i9 7900X 机器的结果。Michael 先在这三个 OpenJDK 上执行了 j2dbench 测试,这是一个关注图形处理的基准测试。在使用 OpenJ9 时,文本渲染的速度明显比较慢,而在另外两个基准测试中,它与 OpenJDK 性能差别不大。OpenJDK 8 和 9 本身的差别也不大。该测试结果如下图所示:

同时,他还运行 Java 版本的 SciMark2 进行一些数学相关的基准测试,结果如下:

至少就目前来看,OpenJ9 的性能要比较明显地落后于 Hotspot。

在基于 Java 的 Bork 文件加密方面,Hotspot 也更快:

在这些测试版本中,JMH 的性能表现也非常类似:

在双插槽的 Xeon Gold Tyan 服务器上,Hotspot/OpenJ9 的基准测试结果非常类似,可以参考该文了解详细结果

OpenJ9 是一个非常新的 JVM 项目,几个月之后再来评估它的性能也许更合理一些。在这篇性能对比文章的评论区,有些读者发表了一些有价值的评论。有人认为,不应该像使用 OpenJDK 那样使用 J9,JVM 的调优知识对于性能改善至关重要。J9 针对 x86 架构可能还不太成熟,或者需要一些配置选项。J9 最初是针对大规模 System-Z 机器上的应用设计的,因此它需要时间来对 JVM 进行预热,从而确定哪些字节码需要进行优化,这个“分析器”需要根据应用的运行来进行调整。如果要在 x86 计算机或小型设备上运行 J9 的话,毫无疑问需要调整一些 JVM 的配置。

随着 OpenJ9 开源资料的完善,我们会对这个 JVM 有更多的了解,相信它也会对整个 Java 社区的发展增加新的推动力。


感谢郭蕾对本文的审校。

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