Quarkus, GraalVM und co. Java in der Cloud-Native Welt

1 Part of
Make Java Great Again
Quarkus, GraalVM und co
Michael Frembs, Senior Consultant API & Cloud native – München, 25. Juli 2019

4 Part of
 WLP 19.0.0.6 WebProfile
 ~ 5s
 Wildfly 17.0.1 Servlet-Only
 ~ 3s
 Spring Boot 2.1.6.RELEASE mit Spring Web Starter
 ~ 3s
 + WarmUp HotSpot-Engine
Startzeit

5 Part of
 WLP 19.0.0.6 WebProfile
 verwendet ca. 220 MB
 Wildfly 17.0.1 Servlet-Only
 Spring Boot 2.1.6.RELEASE mit Spring Web Starter
Arbeitsspeicher

6 Part of
Ist das ein Problem?
App A
App B
App C
App A
App B
App C
App A
App B
App C
App B
App C App C

7 Part of
App A App A1 App A2 App A3

8 Part of
https://cloud.google.com/compute/pricing

9 Part of
https://cloud.ibm.com/kubernetes/catalog/cluster

10 Part of
https://run.pivotal.io/pricing/

11 Part of
 Wohin geht die Zukunft?
 Function as a Service / Serverless
 IoT
 Long running processes?
 Cattle vs. Pets
 Automatische Skalierung

13 Part of
 Open Source Cloud Native, Container first framework for Java
 Apache License v2.0
 Ziel: Minimaler Footprint
 Setzt auf Standards (Microprofile) und Frameworks, die sich bereits bewiesen haben
 Baut auf GraalVM auf
 Est. März 2019
 https://quarkus.io
https://github.com/quarkusio/quarkus
Quarkus
!

14 Part of
The goal of Quarkus is to make Java a leading
platform in Kubernetes and serverless
environments while offering developers a
unified reactive and imperative programming
model to optimally address a wider range of
distributed application architectures.
https://developers.redhat.com/blog/2019/03/07/quarkus-next-generation-kubernetes-native-java-framework/
Jason Greene
Quarkus Co-Founder, Distinguished
Engineer and Manager, Red Hat

15 Part of
Native Image
JVM Mode
Quarkus: JVM Mode vs. Native Image
Todo-Service
todo-runner.jar
todo-runner
SubstrateVM

17 Part of
Quarkus – Startzeit und Speicherverbrauch (eigene Angabe)
https://quarkus.io/

18 Part of
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Startzeit [s]
Liberty
Quarkus
JVM
Quarkus
Native
Startzeit
 Ausführung inkl. Starten eines Docker-Containers
 Aufruf mit Zugriff auf die Datenbank
 2 fache Ausführung, Mittelwert
 Zeit bis Beantwortung des 1. Requests
 Messung analog zu
https://quarkus.io/guides/performance-
measure#how-do-we-measure-startup-time

19 Part of
0
20
40
60
80
100
120
140
160
Memory Usage
[mb]
Liberty
Quarkus
JVM
Quarkus
Native
RAM-Verbrauch
 Anwendungen in Docker-Container gestartet
 Mind. 1 Request pro Anwendung (inkl. Zugriff auf
Datenbank)
 docker stats -a

20 Part of
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
Docker-Image-
Size [mb]
Liberty
Quarkus
JVM
Quarkus
Native
Docker-Image-Size
 Für WLP wurde das offizielle Image genommen
 https://hub.docker.com/_/websphere-liberty/
 Kernel
 Für Quarkus wurden die mitgelieferten Dockerfiles
verwendet
 Es wurde nicht weiter optimiert

21 Part of
Quarkus Module
Quarkus Extensions
Quarkus Core
Jandex Gizmo Graal SDK
JVM Substrate

22 Part of
 Runtime -> Buildtime
 Verzicht auf Reflection so gut es geht
 Recorded Bytecode
 Kein Config Parsen zur Laufzeit
 Metadata Processing (Annotations, Getter & Setter)
 Aufrufe vorbereiten (Proxy, Interfaces, …)
 Unnötige Klassen werden nicht geladen

23 Part of
GraalVM is a Java VM and JDK based on
HotSpot/OpenJDK, implemented in Java. It supports
additional programming languages and execution
modes, like ahead-of-time compilation of Java
applications for fast startup and low memory footprint.
GraalVM
https://en.wikipedia.org/wiki/GraalVM

24 Part of
 Edition
 GraalVM CE (OpenSource, GPLv2 License)
 GraalVM EE
 Production Ready seit Mai 2019 (Version 19.0)
 Unterstützt Linux und MacOS (an Windows wird gearbeitet)
 Contributors
 Industrie
 Forschung (Ausschnitt)
Johannes Kepler University Linz, TU Berlin, University of Edinburgh, TU Dortmund, University of Lugano
 https://www.graalvm.org/community/contributors/
GraalVM
!

25 Part of
 AoT – Compiler (Ahead of Time)
 Closed World Assumption
 Output: Native Executable
 Kein Bytecode mehr!
 Analyse, welche Klassen erreicht werden
können
 Vorsicht vor Reflection!
 Programm wird während Build-Prozess
ausgeführt
 Image Heap
 Static Initializer
Native Image

26 Part of
 Dynamic Class Loading nicht möglich
 Reflection eingeschränkt möglich
 Dynamic Proxy eingeschränkt möglich
 JNI & Unsafe Memory Access „mostly
supported“
 JMX nicht möglich
 https://github.com/oracle/graal/blob/master/s
ubstratevm/LIMITATIONS.md
Limitations Native Image

27 Part of
 Native Image: Optimierung RAM & Boot-Time
 Long running processes?
 JIT nur im JVM Mode
 Performance bzgl.
 Durchsatz?
 Antwortzeiten?
 Skalierung?
Native Image vs. JVM Mode

28 Part of
https://quarkus.io/blog/runtime-performance/
Durchsatz

29 Part of
https://quarkus.io/blog/runtime-performance/
Antwortzeiten – Durchschnitt

30 Part of
 Für Migrationsprojekte
 u.a. kein EJB und JMS support
 Einschränkung der Libraries! (siehe Limitations)
 Buildprozess (Native Image)
 Infrastruktur muss während des Builds vorhanden sein
 Benötigt viel Arbeitsspeicher
 Benötigt Zeit
Zu beachten

32 Part of
Microprofile
Konkurrenz zu Quarkus
GraalVM
Quarkus Helidon MP Helidon SE Micronaut Spring Boot

33 Part of
https://www.graalvm.org/docs/why-graal/

34 Part of
https://www.graalvm.org/docs/why-graal/

35 Part of
 Just In Time (JIT) – Compiler benötigen CPU-Zyklen und
Speicher
 Greifen v.a. bei langlaufenden Prozessen
JIT-Compiler
App C
JIT
App C
JIT
App C
JIT

36 Part of
Konkurrenz zu GraalVM: JITaaS by OpenJ9
App C
JIT
App C
JIT
App C
JIT
JIT
JIT as a Service
https://github.com/eclipse/openj9/tree/jitaas

37 Part of
Software Engineering ist eine Kunst.
Sie erfordert die Tugenden eines Ingenieurs.

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