-
Notifications
You must be signed in to change notification settings - Fork 0
/
index.html
665 lines (473 loc) · 16.9 KB
/
index.html
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
232
233
234
235
236
237
238
239
240
241
242
243
244
245
246
247
248
249
250
251
252
253
254
255
256
257
258
259
260
261
262
263
264
265
266
267
268
269
270
271
272
273
274
275
276
277
278
279
280
281
282
283
284
285
286
287
288
289
290
291
292
293
294
295
296
297
298
299
300
301
302
303
304
305
306
307
308
309
310
311
312
313
314
315
316
317
318
319
320
321
322
323
324
325
326
327
328
329
330
331
332
333
334
335
336
337
338
339
340
341
342
343
344
345
346
347
348
349
350
351
352
353
354
355
356
357
358
359
360
361
362
363
364
365
366
367
368
369
370
371
372
373
374
375
376
377
378
379
380
381
382
383
384
385
386
387
388
389
390
391
392
393
394
395
396
397
398
399
400
401
402
403
404
405
406
407
408
409
410
411
412
413
414
415
416
417
418
419
420
421
422
423
424
425
426
427
428
429
430
431
432
433
434
435
436
437
438
439
440
441
442
443
444
445
446
447
448
449
450
451
452
453
454
455
456
457
458
459
460
461
462
463
464
465
466
467
468
469
470
471
472
473
474
475
476
477
478
479
480
481
482
483
484
485
486
487
488
489
490
491
492
493
494
495
496
497
498
499
500
501
502
503
504
505
506
507
508
509
510
511
512
513
514
515
516
517
518
519
520
521
522
523
524
525
526
527
528
529
530
531
532
533
534
535
536
537
538
539
540
541
542
543
544
545
546
547
548
549
550
551
552
553
554
555
556
557
558
559
560
561
562
563
564
565
566
567
568
569
570
571
572
573
574
575
576
577
578
579
580
581
582
583
584
585
586
587
588
589
590
591
592
593
594
595
596
597
598
599
600
601
602
603
604
605
606
607
608
609
610
611
612
613
614
615
616
617
618
619
620
621
622
623
624
625
626
627
628
629
630
631
632
633
634
635
636
637
638
639
640
641
642
643
644
645
646
647
648
649
650
651
652
653
654
655
656
657
658
659
660
661
662
663
664
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<!--<title>My Awesome Presentation</title>-->
<meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=UTF-8"/>
<link rel="stylesheet" type="text/css" href="slides.css">
<script src="remark.min.js"></script>
</head>
<body>
<textarea id="source">
class: title
count: false
.content[
# .center[Coordinated Restore<br>at Checkpoint]
## .center[Быстрый старт OpenJDK]
.left.sign[Антон Козлов]
]
---
# Проблемы
Долгая инициализация
--
* загрузка классов
--
* инициализация классов
--
* JIT-компиляция
--
Обработка запросов - требует разогрева
* ... то же самое ...
--
Окружение (контейнеры, embedded):
* OC Linux
* небыстрый процессор, мало ядер
* медленный диск
--
* конкуренция за ресуры
???
Цель: запустить Java приложение
* как можно быстрее
* готовое к работе
* затратив как можно меньше процессорного времени
* недостаток ядер для фоновой компиляции
* долгая интерпретация, сбор статистики и JIT-компиляция
---
# Технологии
JIT
(App) Class Data Sharing
Ahead-of-Time compilation
GraalVM Native image
---
# Технологии
JIT
(App) Class Data Sharing
Ahead-of-Time compilation
**Coordinated Restore at Checkpoint (CRaC)**
GraalVM Native image
---
layout: true
# CRIU
CRIU: Checkpoint/Restore In Userspace
* контейнеры: миграция, репликация,..
<br>
<br>
---
---
* Checkpoint: сохранить состояние процесса
.center[]
---
* Checkpoint: сохранить состояние процесса
.center[]
---
* Checkpoint: сохранить состояние процесса
.center[]
--
* Restore: создать процесс из сохраненного состояния
.center[]
---
layout: false
# CRIU + Java
Если мы подготовимся
* проинициализируем Java приложение
* разогреем JVM
* сделаем checkpoint
Тогда restore == старт
* c загруженными и проинициализироваными классами
* c готовыми JIT-компиляциями
* мы на пиковой производительности
<!--
Checkpoint: сохранить состояние процесса
Restore: создать процесс из сохраненного состояния
In Userspace
Одно из основных назначений: миграция контейнеров
Состояние дерева процессов
Состояние или ссылки на окружение: файлов, каналов, сокетов, терминалов,..
Checkpoint: сохранить состояние процесса
Restore: создать процесс из сохраненного состояния
In Userspace (на Linux, при наличии некоторых интерфейсов)
Основное назначение: миграция контейнеров
Состояние дерева процессов
Состояние IPC механизмов: pipe’ов, сокетов, терминалов,..
Требует root привилегий (используются потенциально опасные механизмы)
-
Checkpoint - сохранить состояние процесса
как coredump
Restore - создать процесс из сохраненного состояния
…
In Userspace - по большей части в пользовательском режиме
в ядре Linux есть вспомогательные функции
Одно из основных назначений: миграция контейнеров
Состояние дерева процессов
Состояние IPC механизмов: pipe’ов, сокетов, терминалов,..
Требует root привилегий (используются потенциально опасные механизмы)
-
Посмотрим на coredump
Память
Треды
Состояния
Без:
Файлов
Ресурсов ОС (файловых дескрипторов, сокетов)
-->
---
# Пример
```java
public class Test {
public static void main(String[] args) throws Exception {
for (int i = 1; i <= 3; ++i) {
System.out.println("Pre-compute something big " + i + "...");
Thread.sleep(1_000);
}
System.out.println("Waiting for input");
* int c = System.in.read();
System.out.println("processing input: " + c);
}
}
```
[Christine Flood. Checkpointing Java from outside of Java](https://developers.redhat.com/blog/2020/10/15/checkpointing-java-from-outside-of-java/)
---
# Пример
```java
public class Test {
public static void main(String[] args) throws Exception {
for (int i = 1; i <= 3; ++i) {
System.out.println("Pre-compute something big " + i + "...");
Thread.sleep(1_000);
}
* jdk.crac.Core.checkpointRestore();
System.out.println("Waiting for input");
int c = System.in.read();
System.out.println("processing input: " + c);
}
}
```
[github.com/CRaC/docs](https://github.com/CRaC/docs#jdk)
???
DEMO
---
# Пример Jetty
```java
import org.eclipse.jetty.server.Server;
class ServerManager {
Server server;
public ServerManager(int port, Handler handler) throws Exception {
server = new Server(8080);
server.setHandler(handler);
server.start();
jdk.crac.Core.checkpointRestore();
}
}
```
---
# Java + CRIU
Внутреннее состояние
* прошлая инициализация в неактуальных условиях
--
Внешнее состояние
* конфликты при запуске нескольких экземпляров
* повторная регистрация
---
# Coordinated Restore at Checkpoint
Приложение и Java вместе работают для Checkpoint/Restore
* приложение управляет состоянием и ресурсами
* использует расширяемый механизм для оповещения
* может отменить Checkpoint
--
* CRaC помогает находить опасные состояния
* обнаруживает ресурсы ОС
* сокеты
* открытые файлы
* межпроцессные взаимодействия
* может отменить Checkpoint
???
DEMO
---
# Пример Jetty c CRaC API
```java
import jdk.crac.Context;
import jdk.crac.Core;
import jdk.crac.Resource;
import org.eclipse.jetty.server.Server;
class ServerManager implements Resource {
Server server;
@Override
public void beforeCheckpoint(Context<? extends Resource> context) throws Exception {
server.stop();
}
@Override
public void afterRestore(Context<? extends Resource> context) throws Exception {
server.start();
}
public ServerManager(int port, Handler handler) throws Exception {
...
Core.getGlobalContext().register(this);
}
}
```
---
class: center, middle
---
class: center, middle
---
class: center, middle
???
DEMO
---
class: center, middle
---
# CRaC
* Сохранить образ программы, использовать для развертывания
* Программа управляет состоянием
* CRaC помогает находить проблемы при сохранении
* Быстрое развертывание, Java не требует прогрева
---
# Координация - сложно?
--
Мы пользуемся фреймворками, библиотеками и часто не управляем ресурсами
--
Координация требует удивительно мало кода
* В “спокойном” режиме<!-- (событийно-ориентированное приложение ожидает запросы)-->: отпустить ресурс и приостанавливать доступ к нему
--
* В “активном” режиме:<!-- (запросы исполняются прямо сейчас)-->
* блокировать Checkpoint, перейти в спокойное
* отменить Checkpoint
* предоставить mock для ресурса
--
Может быть, этот код уже написан:
* Fault-tolerance: восстанавление после ошибок
---
# Proof-of-Concepts
Фреймворки
* Spring Boot (и другие на основе Tomcat Embed)
* Quarkus
* Micronaut
Библиотеки
* JDBC Connection Pool
Приложения
* Tomcat Catalina
---
background-image: url(quarkus-patch.png)
---
# API
```java
import jdk.crac.Core;
import jdk.crac.Resource;
```
`jdk.crac` реализуется сборкой java-crac
`javax.crac`?
--
`org.crac` (библиотека)
* не зависит от JDK, не требует java-crac для сборки
* определяет наличие jdk.crac и javax.crac во время работы
---
# Развёртывание
.center[
]
---
# Развёртывание
.center[
]
---
# Развёртывание
.center[
]
---
# API
* Можно прервать checkpoint (beforeCheckpoint выбрасывает исключение)
```
@Override
public void beforeCheckpoint(Context<? extends Resource> context) `throws Exception`;
```
* Можно восстановиться после restore (даже если afterRestore выбрасывает исключение)
```
@Override
public void afterRestore(Context<? extends Resource> context) `throws Exception`;
```
---
# CRIU: Checkpoint
.center[]
---
# CRIU: Checkpoint
.center[]
---
# CRIU: Checkpoint
.center[]
---
# CRIU: Checkpoint
.center[]
---
# CRIU: Restore
.center[]
---
# CRIU: Restore
.center[]
---
# CRIU: Restore
.center[]
???
PID
---
# CRIU
Процесс:
* регистры потоков
* общая память
* контекст операционной системы
Задачи:
* сохранить весь контекст ОС
* дерево процессов: `producer | filter`
* активные сетевые соединения
<!--CRaC помогает CRIU интерфейсом и реализацией-->
---
# Координация с JVM
beforeCheckpoint, afterRestore вызываются в указанных фазах.
* Координированный checkpoint:
* beforeCheckpoint's
* safepoint:
* проверка состояния (дескрипторы,..)
* [подготовка JVM]
* ожидание restore
* CRIU checkpoint
* Координированный restore:
* CRIU restore + оповещение JVM
* safepoint:
* конец ожидания
* [инициализация JVM]
* afterRestore's
---
# Проблема: jcmd
* jcmd/jps/... обнаруживают другие JVM с помощью специального файла
* `/tmp/hsperfdata_<user>/<pid>`
* `-XX:+UsePerfData`
* файл удаляется при завершении VM
--
Решение:
* до checkpoint, сохраняем содержимое в память или другой файл
* после restore, восстанавливаем файл
---
# Проблема: размер образа
* выделяем много мусора до checkpoint
* CRIU сохраняет полный образ процесса
--
Решение:
* чистые страницы не отличимы ещё не выделенных
* CRIU не включает полностью чистые страницы в образ
* делаем Full GC, после очищаем страницы с мусором
---
# Проблема: время restore
* CRIU восстанавливает карту памяти
* считывает из образа содержимое памяти
* запускает процесс
--
Решение(?): отображать образ лениво
Поздние CRIU: опция lazy-pages
---
# В будущем
.middle.floatright[
]
* управление загрузкой страниц
* предзагрузка критичных областей памяти
* сжатие образа
--
* обновление предположений JVM
* сгенерированный код
* размер кучи
--
* отказ от root привелегий для CRIU
* ptrace
<!--* не восстанавливать PID?-->
--
* альтернативные С/R механизмы
* не-Linux ОС?
[Dan Heidinga. Everyone wants fast startup](https://danheidinga.github.io/Everyone_wants_fast_startup/)
---
# CRaC
Time/space trade-off: разменять время на память
* ahead-of-time native image:
* compile-time: проанализировать все пути исполнения
* статическая компиляция/profile-guided-optimization/динамическая рекомпиляция (VM)
* CRaC:
* checkpoint: выполнить один конкретный путь исполнения
* полная JVM после Restore
---
# Выводы: CRaC
[github.com/CRaC](https://github.com/CRaC/docs#readme)
* java-crac, linux-x86_64
* CRaC API
* реализация на CRIU
* улучшенная CRIU
* модифицированные фреймворки
* примеры использования, тесты
* Jetty, Quarkus, Micronaut, Spring boot
* user's & programmer's tutorials
<br>
<br>
.right[[[email protected]](mailto:[email protected])]
<!--
Ссылка
Текущее состояние
работает
Где взять
пробуйте вот так
контакты
-->
---
exclude: true
# Context
Стандартная библиотека классов - пользователь CRaC API
Оповещение ресурсов по умолчанию в обратном порядке регистрации
* Context -- ресурс-контейнер с переопределяемым порядком оповещения
* JDKContext оповещает согласно вручную определенному приоритету
* JDKContext регистрируется первым
sun.nio.ch.EPollSelectorImpl implements Resource
* отпустить владемые epoll дескриптор и unix pipe
* подход 1: mock реализация между beforeCheckpoint и afterRestore
* подход 2: гарантировать отсутствие каналов в селекторе
* обработать все каналы cначала (тоже ресурсы)
</textarea>
<script>
remark.macros.style = function (val) {
var url = this;
return '<img src="' + url + '" style="' + val + '" />';
};
remark.macros.scale = function (percentage) {
var url = this;
return '<img src="' + url + '" style="width: ' + percentage + '" />';
};
remark.macros.maxheight = function (val) {
var url = this;
return '<img src="' + url + '" style="max-height: ' + val + '" />';
};
remark.macros.maxwidth = function (val) {
var url = this;
return '<img src="' + url + '" style="max-width: ' + val + '" />';
};
var slideshow = remark.create({
ratio: '16:9',
slideNumberFormat: '%current%',
highlightLines: true,
highlightSpans: true,
});
</script>
</body>
</html>