红帽工程师开发可用于物联网装置的轻量级JIT编译器MIR

Posted 2021-04-26 开源村OSV

红帽的软件开发工程师Vladimir Makarov在开发者博客提到，他现在正开发一个轻量级JIT编译器（MIR，Medium Internal Representation），编译速度与启动速度将比GCC或LLVM快100倍，作为现有MJIT编译器的补充，或是在现有JIT编译器无法作用时，成为替代方案。

Vladimir Makarov提到，过去社群花费了大量的时间，对GCC和LLVM进行最佳化，除了改善可靠度，同时也建立了许多工作基础，因此其他人可以使用这些成果，快速地以GCC或LLVM介面来实作JIT，他们也以这些现有的编译器，开发了CRuby JIT。

不过，这其中存在了许多缺点，其中一大缺点，便是以GCC或LLVM作为基础的JIT程式通常很大，CRuby 2.6本身超过150万行程式码，而庞大的程式码量对于云端、物联网和行动装置上的应用，目前仍是很大的问题。

而且GCC和LLVM的编译速度也很慢，虽然在英特尔的高阶CPU只要花费20毫秒，但对于物联网装置使用的较低阶CPU，可能需要花上半秒鐘，另外，现有GCC和LLVM JIT，难以使用不同程式语言开发的程式码，实作组合最佳化，Vladimir Makarov提到，内联函式是一个提高JIT效能最重要的最佳化，因为方法的唿叫成本很高，而且内联也允许更大范围的最佳化，但是现在要将用C编写的方法，内联到以Ruby撰写的方法中仍是一个问题。

轻量级JIT可以解决这些问题，Vladimir Makarov认为，轻量级编译器应该是MRuby JIT更好的解决方案，也有助于将Ruby的使用范围，从伺服器市场扩展到行动装置和物联网市场。这个轻量级JIT称为MIR，概念上是一种明确定义的中介语言。

MIR要成为比GCC或LLVM所提供的JIT介面，还要轻量的JIT编译器，Vladimir Makarov的目标是，编译速度和启动速度要比经最佳化的GCC还要快100倍，程式码也要小100倍，因此实作程式码要少于1万行C程式码。MIR的初期目标是先满足CRuby或MRuby的JIT需求。

MIR具有强类型的特性，使用者可以透过LLVM IR作为使用MIR的途径，未来Vladimir Makarov希望除了LLVM IR，WebAssembly、Java位元组码、CIL甚至是其他中介语言与中介码，都可以作为MIR的输入，最终是要让MIR可以使用所有流行的机器码，并也能回传C、WebAssembly、Java位元组码，Vladimir Makarov提到，MIR目标与LLVM IR目标相似，但是输入与输出有许多差异。

MIR是一个庞大的专案，Vladimir Makarov决定以开源的方式进行，有兴趣的开发者已经可以在GitHub上追踪专案进度，或是加入开发的行列，MIR仍在初期阶段，但很快的就会先用在CRuby和MRuby的JIT实作上。