Supersonic Java für die Cloud: Quarkus
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Das Dokument behandelt die Herausforderungen und Möglichkeiten von Enterprise Java in Cloud-Umgebungen, insbesondere im Hinblick auf Microservices und schnelle Entwicklungszyklen. Es wird der Quarkus-Ansatz vorgestellt, der darauf abzielt, die Größe und Startzeit von Anwendungen zu optimieren, während er gleichzeitig die Verwendung von Standards und Integration von Proprietären APIs ermöglicht. Der Fokus liegt auf der Verbesserung der Performance und Effizienz durch Techniken wie Ahead-of-Time Compilation und Build-Time Optimierung.
Supersonic Java für die Cloud: Quarkus
- 1. #WISSENTEILEN Supersonic Java für die Cloud Quarkus #WISSENTEILEN @_openKnowledge | @mobileLarson Lars Röwekamp | open knowledge GmbH
- 2. ÜBER OPEN KNOWLEDGE Branchenneutrale Softwareentwicklung & IT-Beratung
- 3. ÜBER MICH Wer bin ich - und wenn ja, wie viele? • CIO New Technologies • Enterprise & Mobile • Autor, Speaker, Coach & Mentor • Snowboard & MTB Enthusiast (a.k.a. “stets bemüht“) Lars Röwekamp (a.k.a. @mobileLarson)
- 4. „Cloud native, yeah! “ Die ganze Welt Die ganze Welt: „Cloud native, yeah!“ Enterprise Java „Hold my beer!“
- 6. Seien wir doch mal ehrlich …
- 7. Seien wir doch mal ehrlich …
- 8. kube-apiserver kube-scheduler kube-controller-mgr kublet kube-proxy Kubernetes Cluster (in private / public / hybrid Cloud) Control Pane Compute Machines etcd Container Runtime Pod Containers Persistence Storage Container Registry
- 9. Seien wir doch mal ehrlich … Bedarf in Zeiten von Cloud & Co. • klein aka niedriger Speicherbedarf • schnell aka geringe Startup Time • flexibel aka Modularisierung
- 10. Seien wir doch mal ehrlich … Enterprise Java ist eher • groß aka hoher Speicherbedarf • langsam aka lange Startup Time • unflexibel aka alles oder nix* * gilt selbst für das stark abgespeckte WebProfile?
- 11. Seien wir doch mal ehrlich …
- 12. Seien wir doch mal ehrlich …
- 13. Fazit aka „Die bittere Wahrheit“ Enterprise Java ist • noch immer relativ schwergewichtig* • auf EINE Runtime zugeschnitten • nicht für Microservices & Cloud konzipiert * die Betonung liegt auf „relativ“!
- 15. Aber ist das wirklich ein Problem?* Enterprise Java ist • stabil • verbreitet • standardisiert • btw: erstes E in JEE steht für Enterprise * Warum nicht einfach auf verzichten?
- 19. Variante: proprietäre APIs Spezielle APIs für (Micro)Services & Cloud Embedded lightweight Runtime als „Server“
- 23. ~ 250 ms / 5 MB
- 24. Variante: proprietäre APIs PRO • spezialisiert • schmal • schnell CONS • proprietär • eingeschränkt* • Micro* vs. Makro * stark abhängig von dem jeweiligen Framework
- 25. „weniger ist mehr“ Variante #2
- 26. Variante: weniger ist mehr Standard APIs für Microservices Weglassen von „unnötigen“ APIs Optionale Erweiterungen für alles Weitere
- 28. Meecrowave „Hello World“ eigene APIs + embedded Server JAX-RS
- 29. Meecrowave „Hello World“ pure JAX-RS $ mvn package meercowave:run
- 30. Meecrowave „REST Service“ pure CDI / JAX-RS* * plus JSON-B & JSON-P
- 31. ~ 450 ms / 10 MB
- 33. #WISSENTEILEN
- 34. MicroProfile „Hello World“ pure JAX-RS $ java –jar helloWorld-fat.jar
- 35. MicroProfile „REST Service“ pure JEE APIs
- 39. MicroProfile JWT Auth via @Inject & @Claim
- 41. ~ 1600 ms / 80 MB
- 42. Variante: weniger ist mehr PRO • Standards • Micro & Makro • schmal* • schnell* • flexibel CONS • Bootstrapping • je mehr, desto* … * ist stark abhängig von den eingebundenen APIs
- 43. Zwischenfazit Enterprise Java in Zeiten von Cloud & Co …
- 44. Enterprise Java in Zeiten von Cloud & Co …. STANDARD PROPRITARY SLOW FAST
- 45. Enterprise Java in Zeiten von Cloud & Co …. STANDARD PROPRITARY SLOW FAST You are here … ! FAST but PROPRITARY
- 46. Enterprise Java in Zeiten von Cloud & Co …. STANDARD PROPRITARY SLOW FAST … or here ! STANDARD but kinda SLOW You are here … ! FAST but PROPRITARY
- 47. Enterprise Java in Zeiten von Cloud & Co …. STANDARD PROPRITARY SLOW FAST … or here ! You are here … ! FAST but PROPRITARY …but you want to be here! ? STANDARD and FAST STANDARD but kinda SLOW
- 48. Wünsch dir was …
- 49. Cloud native • klein, schnell, flexibel Enterprise Java • standard, mächtig, stabil Wünsch dir was …
- 50. „Was genau war noch einmal das Problem?“
- 51. „I started thinking about my application’s performance—in this case, the bootstrap time—and asked myself whether I was happy with the actual time my application took to start up. The answer was no. And, nowadays, this is is one of the most important metrics to be considered when working with microservices, mainly on a serverless architecture.“ Filipe Spolti, Red Hat
- 52. Aus der Rubik: „Spaß beim Startup …“ internal once element Metadata Processing at Startup
- 53. Aus der Rubik: „Spaß beim Startup …“
- 56. Die vier Quarkus Voodoo Regeln
- 57. „Build-Time Optimization“ Voodoo #1: be small and fast
- 58. Quakus Voodoo #1 Build-Time Optimization Ein Großteil der „möglichen“ Dynamik zur Laufzeit wird gar nicht benötigt. Daher lässt sich die Auflösung deren Abhängigkeiten in die Compile-Time verschieben.* *@Inject, @Observes, @Path, @GET, …
- 59. .java (plus dependencies) .class (regular) (1) compile (2) run on JVM
- 60. .java (plus dependencies) .class (regular) .class (optimzed) (1) compile (2) optimize (3) run on JVM
- 61. * plus 16 MB /lib ~ 800 ms / 12 KB* Quarkus PROD Mode
- 62. ./mvnw package FASTJar Classloader (since version 1.12) > java -jar target/quarkus-app/quarkus-run.jar
- 63. 73 MB 136 MB REST Voodoo vs. Traditional: Memory (RSS) Quarkus + JVM (via OpenJDK) Traditional Stack (cloud native)
- 64. 145 MB 209 MB REST + CRUD Voodoo vs. Traditional: Memory (RSS) Quarkus + JVM (via OpenJDK) Traditional Stack (cloud native)
- 65. Voodoo vs. Traditional: Boot & First Response 0.94s 4.3s 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 REST Quarkus + JIT (via OpenJDK) Traditional Stack (Cloud-native)
- 66. 2.0s 9.5s 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 REST + CRUD Voodoo vs. Traditional: Boot & First Response Quarkus + JIT (via OpenJDK) Traditional Stack (Cloud-native)
- 68. „Ahead-of-Time Compilation“ Voodoo #2: be even smaller and faster
- 69. Quarkus Voodoo #2 Ahead-of-Time Compilation „Write once, run anywhere“ ist in Zeiten von Containern und damit einheitlichen Laufzeit- umgebungen optional.* *Ahead-of-Time Compilation statt dynamisches scannen / laden von Klassen
- 70. .java (plus dependencies) .class (regular) .class (optimzed) (1) compile (2) optimize (3) run on JVM
- 71. .java (plus dependencies) .class (regular) .class (optimzed) (1) compile (2) optimize (3) create native image executable (native)
- 72. ~ 11 ms / 25 MB Quarkus NATIVE Mode
- 73. ~ 11 ms / 25 MB Quarkus NATIVE Mode
- 74. 12 MB 73 MB 136 MB REST + CRUD Voodoo vs. Traditional: Memory (RSS) Quarkus + Natice (via GraalVM) Quarkus + JVM (via OpenJDK) Traditional Stack (cloud native)
- 75. 28 MB 145 MB 209 MB REST + CRUD Voodoo vs. Traditional: Memory (RSS) Quarkus + Natice (via GraalVM) Quarkus + JVM (via OpenJDK) Traditional Stack (cloud native)
- 76. Voodoo vs. Traditional: Boot & First Response Quarkus + Native (via GraalVM) 0.016s 0.94s 4.3s 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 REST Quarkus + JIT (via OpenJDK) Traditional Stack (Cloud-native)
- 77. 0.042s 2.0s 9.5s 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 REST + CRUD Voodoo vs. Traditional: Boot & First Response Quarkus + Native (via GraalVM) Quarkus + JIT (via OpenJDK) Traditional Stack (Cloud-native)
- 78. Aber was ist mit WORA?
- 79. WORP* ist dass neue WORA! *write once, run predictable
- 80. create native image executable (native) containerize native image docker container (ubi/distroless)
- 81. „Minimize Development Turnaround Time“* Voodoo #3: spark joy for developers * and more, e.g Quarkus Testing Framework
- 82. Quarkus Voodoo #3 Spark Joy for Developers Das Maven Goal quarkus:dev erlaubt via hot reaload* extrem kurze Turnaround-Zeiten in der Entwicklung.
- 83. ./mvnw package ./mvnw quarkus:dev *hot reload in action
- 84. ~ 1200 ms / 10 KB* * Paket besteht nur aus MANIFEST.MF (CP Info) und dev-mode-context.dat Quarkus DEV Mode
- 85. „Power of Standards“* Voodoo #4: be convenient * (de facto) Standards plus Quarkus Extension Framework
- 86. Quarkus Voodoo #4 Power of Standards (Industrie)Standards als Basis nutzen bei gleichzeitiger Möglichkeit von proprietären Erweiterung.
- 87. .class (regular) .class (optimzed) optimize via Quarkus optimized libraries* (3rd party & custom)
- 88. Cloud-native? „A Kubernetes Native Java stack tailored for GraalVM & OpenJDK Hotspot created from the best of breed Java libraries and standards.“
- 89. Was bedeutet das für Cloud-native? „Container First“ Ansatz von Quarkus • schmale Pakete == kleine Container Images • schnelle Boot Time == sofortiges Scale-up • geringer RSS* Speicher == mehr Container** *RSS = resident set size (all RAM consumed by a process), ** mehr Container bei gleichem RAM
- 91. Quarkus „Voodoo“ Limitations (GraalVM / SubstrateVM) • Dynamic Classloading* • Native VM Interfaces* • Reflection* • Dynamic Proxies* • Class Path Resources* *muss via native-image CLI/API vorab registriert werden (siehe auch: https://github.com/oracle/graal/blob/master/substratevm/LIMITATIONS.md)
- 92. Quarkus „Voodoo“ Limitations (GraalVM / SubstrateVM) • Dynamic Classloading* • Native VM Interfaces* • Reflection* • Dynamic Proxies* • Class Path Resources* *muss via native-image CLI/API vorab registriert werden (siehe auch: https://github.com/oracle/graal/blob/master/substratevm/LIMITATIONS.md) „Brauche ich nicht! Oder etwa doch?“
- 93. Quarkus „Voodoo“ Limitations (ArC DI / CDI) • Conversational Scope • Decorators • Portable Extensions • bean.xml ignored • …
- 94. Fazit
- 95. Enterprise Java in Zeiten von Cloud & Co …. STANDARD PROPRITARY SLOW FAST … or here ! STANDARD but kinda SLOW You are here … ! FAST but PROPRITARY …but you want to be here! ? STANDARD and FAST
- 96. Enterprise Java in Zeiten von Cloud & Co …. STANDARD PROPRITARY SLOW FAST … or here ! STANDARD but SLOW You are here … ! FAST but PROPRITARY STANDARD * and FAST ! Quarkus aka Voodoo
- 97. Enterprise Java in Zeiten von Cloud & Co …. Voodoo Regeln • Support von „leading“ APIs & Frameworks • Dependency-Auflösung zur Compile-Time • kurze Turnaround Zeiten via Dev Mode • native Container-Images mit GraalVM
- 100. „You are NOT Amazon, Twitter or Netflix.“* * except you are Amazon, Twitter or Netflix ;-)
- 101. Enterprise Java in Zeiten von Cloud & Co …. Voodoo Regeln eXtended Version • “FatJARs are evil.“ • „Layered Containers are good.“ • „Small layered Containers are even better.“ • „Small* layered native Containers are best.“ * Distroless Container Image als extreme Variante
- 102. „FATJar sind böse? Warum das?“
- 103. „FATJars verlängern die DEV Roundtrips unnötig. Daher ist besser mit mehreren unterschiedlichen Layern zu arbeiten.“ *Don't Put Fat Jars in Docker Images: https://phauer.com/2019/no-fat-jar-in-docker-image/
- 104. OS JRE app-v1.jar app-v2.jar app-v3.jar 70 MB 126 MB 63 MB 63 MB 63 MB
- 105. app-v1.jar 63 MB DEPENDENCIES 53 MB changes rarely RESOURCES 8 MB changes from time to time CODE 2 MB changes frequently
- 106. OS JRE code-v1.jar code-v2.jar code-v3.jar 70 MB 126 MB 2 MB 2 MB 2 MB Dependencies Resources 53 MB 8 MB
- 110. Lars Röwekamp, @mobileLarson Kontakt: lars.roewekamp@openknowledge.de kontakt@openknowledge.de Besten Dank! #WISSENTEILEN
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