Red Hat разработва JIT компилатор MIR

В компанията Red Hat продължава разработката на нов лек JIT компилатор MIR, осигуряващ изпълнението на код, предварително преобразуван в междинно представяне MIR (Medium Internal Representation, да не се бърка с друго междинно представяне MIR (mid-level IR), използвано в компилатора Rust). Проектът е насочен към предоставяне на основа за реализация на бързи и компактни интерпретатори и JIT. Кодът на проекта е написан на езика C и се разпространява под лиценз MIT.

В момента трансляторите в междинно представяне MIR са подготвени за езика C и биткод LLVM (Bitcode), но в бъдеще се планира реализация на възможността за генериране на MIR за WebAssembly, байткод на Java, CIL (Common Intermediate Language), Rust и C++. Проектът се развива от един от разработчиците на JIT двигателя MJIT, използван в Ruby. Най-напред JIT на базата на MIR се предвижда да бъде реализиран за CRuby и MRuby. В бъдеще също не се изключва възможността за портирование на GCC да използва MIR.

Междинният код MIR може да бъде представен в бинарен и текстов (читаем) вид. Този код ще може да бъде изпълняван в интерпретатор, да генерира машинен код (x86_64, с планове за ARM64, PPC64 и MIPS64). Възможно е и извършването на обратно преобразуване — от MIR в CIL, байткод на Java, WebAssembly и код на езика C.

Сред характеристиките на MIR се откроява строга типизация, поддръжка на модули и функции, предоставяне на набор от инструкции за преобразуване на типове, сравнения, аритметични и логически операции, разклонения и т.н. Модулите, включващи набор функции, преобразувани в формат MIR, могат да бъдат зареждани под формата на библиотеки и да зареждат външен код на езика C.

Ключовото предимство на изпълнението на междинния код в JIT вместо компилация в нативни изпълними файлове е възможността за формиране на компактни файлове, които могат да се изпълняват без повторно компилиране на различни хардуерни архитектури (x86, ARM, PPC, MIPS). За неподдържани архитектури е наличен режим на интерпретация, който в случай на MIR работи 6-10 пъти по-бавно от JIT.

Сред недостатъците на съществуващите JIT компилатори
GCC и LLVM е тяхната прекалена бройност, ниска скорост на компилация и трудност при реализиране на комбинирани оптимизации за различни езици за програмиране. Разработчиците на MIR се опитаха да решат тези
проблеми и си поставиха цели:

• Компилацията в MIR трябва да се извършва поне 100 пъти по-бързо, отколкото в GCC;
• JIT за изпълнение на MIR трябва да бъде много компактен и да включва около 15 хиляди реда код;
• Изпълнението на MIR с помощта на JIT не бива да е с повече от 30% по-бавно от производителността на изпълнявания файл, събран на база същия C код в GCC (с оптимизациите „-O2“);
• Стадии на инициализация преди започване на действителното изпълнение трябва да отнемат 100 пъти по-малко време;
• MIR представянето за JIT трябва да е 100 пъти по-малко от събрания в GCC изпълняван файл.

В настоящия си вид реализацията на MIR значително надминава първоначално поставените цели: проведените тестове показаха, че производителността на компилацията в MIR е 178 пъти по-бърза от „GCC -O2“, производителността на изпълнението изостава от нативния код с 6%, размерът на кода е по-малък с 144 пъти, а реализацията на MIR JIT се състои от 16 хиляди реда код.

Източник: opennet.ru