Red Hat разработва MIR JIT компилатор

В Ред Хат разработката е в ход нов лек JIT компилатор MIR, което осигурява изпълнението на код, предварително преобразуван в междинното представяне MIR (Medium Internal Representation, да не се бърка с друго междинно представяне MIR (средно ниво IR), използван в компилатора Rust). Проектът има за цел да осигури рамка за имплементиране на бързи и компактни интерпретатори и JIT-ове. Кодът на проекта е написан на C и разпространява се от под лиценза на MIT.

На настоящия етап на развитие, преводачите към междинното представяне MIR са подготвени за C език и битов код LLVM (битов код), но в бъдеще се планира да се внедри възможността за генериране на MIR за WebAssembly, Java байткод, CIL (Common Intermediate Language), Rust и C++. Проектът се разработва от един от разработчиците на JIT енджин. MJIT, използван в Ruby. JIT, базиран на MIR, е планирано да бъде внедрен предимно за КРуби и МРубиВ бъдеще не се изключва и възможността за пренасяне на GCC за използване на MIR.

Междинният MIR код може да бъде представен в двоичен и текстов (четим) вид. Този код може да бъде изпълнен в интерпретатор, генериращ машинен код от него (x86_64, с планове за ARM64, PPC64 и MIPS64). Възможно е и обратното преобразуване - от MIR към CIL, Java байткод, WebAssembly и C код.

Ключовите характеристики на MIR включват силно типизиране, поддръжка на модули и функции, както и набор от инструкции за преобразуване на типове, сравнение, аритметични и логически операции, разклоняване и други. Модулите, които включват набор от функции, конвертирани във формат MIR, могат да бъдат зареждани като библиотеки, както и да зареждат външен C код.

Ключовото предимство на изпълнението на междинен код в JIT, вместо компилирането му в оригинални изпълними файлове, е възможността за генериране на компактни файлове, които могат да се изпълняват без повторна компилация на различни хардуерни архитектури (x86, ARM, PPC, MIPS). За неподдържани архитектури е наличен интерпретиран режим, който в случая на MIR е 6-10 пъти по-бавен от JIT.

Сред недостатъците на съществуващите JIT компилатори
GCC и LLVM са критикувани за прекомерното си раздуване, бавната скорост на компилация и трудността при прилагането на комбинирани оптимизации в различни езици за програмиране. Разработчиците на MIR се опитаха да се справят с тези проблеми.
проблеми и поставени цели:

• Компилацията в MIR трябва да бъде поне 100 пъти по-бърза, отколкото в GCC;
• JIT за изпълнение на MIR трябва да бъде много компактен и да включва приблизително 15 хиляди реда код;
• Изпълнението на MIR с помощта на JIT не трябва да бъде с повече от 30% по-бавно от производителността на изпълним файл, компилиран от същия C код в GCC (с оптимизации "-O2");
• Етапите на инициализация преди самото начало на изпълнението трябва да отнемат 100 пъти по-малко време;
• MIR представянето за JIT трябва да бъде 100 пъти по-малко от изпълнимия файл, компилиран в GCC.

В сегашния си вид, имплементацията на MIR е далеч над първоначалните си цели: тестовете показват, че производителността на компилация на MIR е 178 пъти по-бърза от GCC-O2, производителността на изпълнение е с 6% по-бавна от тази нативния код, размерът на кода е 144 пъти по-малък, а JIT имплементацията на MIR е 16 000 реда код.

Източник: opennet.ru