Compiler OpenJDK 8 pour l’embarqué

Thomas Lorblanchès

16/10/2015

Pré-requis (Debian et dérivées)

$ sudo apt-get install mercurial (1)
$ hg clone http://hg.openjdk.java.net/jdk8u/jdk8u60 (2)
$ cd jdk8u60
$ bash ./get_source.sh (3)
$ sudo apt-get install openjdk8-jdk (4)
$ sudo apt-get build-dep openjdk-8 (5)

OpenJDK utilise Mercurial pour ses dépôts de source
Téléchargement du dépôt racine
Téléchargement des sous-dépôts ("forêt")
Java 7 ou 8 est requis pour compiler OpenJDK 8
Installation des dépendances de compilation

Compilation d’OpenJDK 8

Configuration de la compilation :

$ bash ./configure --with-jvm-variants=server \
                   --with-debug-level=release \
                   --disable-debug-symbols --disable-zip-debug-info \
                   --enable-unlimited-crypto

Aide sur les options de configuration :

$ bash ./configure --help

Compilation :

$ make all

Etat des lieux initial : 98.3Mo

Types de VM

Server: VM par défaut, meilleures perfos, plus grosse.
Client: VM 32bits optimisée pour les applications clientes (temps de démarrage).
Minimal: JEP-148, VM 32bits, empreinte minimale, dégradation perfo < 5%.
Kernel: Ancêtre de Minimal (Java 6), Windows seulement, non maintenue.
Zero: VM sans code assembleur, interpréteur seulement.
Zero-Shark: VM Zero avec compilateur JIT utilisant LLVM.

Tailles par défaut et performance des VM x86

VM Option de configuration
--with-jvm-variants= Taille libjvm.so Score SPECjvm2008

VM	Option de configuration `--with-jvm-variants=`	Taille libjvm.so	Score SPECjvm2008
Server 64bits	`server`	15.5Mo	70.9 ops/m
Server 32bits	`server`	13.5Mo	62.9 ops/m
Client 32bits	`client`	8.4Mo	43.9 ops/m
Minimal 32bits	`minimal1`	5.8Mo	40.4 ops/m
Zero 32 bits	`zero`	7.0Mo	1.4 ops/m
Shark 32 bits	`zeroshark`	19.8Mo	16.8 ops/m

Server 64bits

server

15.5Mo

70.9 ops/m

Server 32bits

server

13.5Mo

62.9 ops/m

Client 32bits

client

8.4Mo

43.9 ops/m

Minimal 32bits

minimal1

5.8Mo

40.4 ops/m

Zero 32 bits

zero

7.0Mo

1.4 ops/m

Shark 32 bits

zeroshark

19.8Mo

16.8 ops/m

Optimisations de libjvm.so

Edition des liens dynamique avec la lib C++ de l’OS :
- --with-stdc++lib=dynamic
- Gain : -102ko
Compilation optimisée pour la taille :
- --with-extra-cflags=-Os
- Gain : -1.8Mo sur libjvm.so (VM Minimal)
Stripping des binaires :
- find . -exec strip --strip-unneeded {} \;
- Gain : -1Mo sur libjvm.so (VM Minimal)

Résumé de l’optimisation de la taille de libjvm.so

VM	Taille libjvm.so par défaut	Taille "optimisée"
Server 64bits	15.5Mo	8.8Mo
Server 32bits	13.5Mo	7.1Mo
Client 32bits	8.4Mo	4.1Mo
Minimal 32bits	5.8Mo	2.8Mo
Zero 32 bits	7.0Mo	3.4Mo
Shark 32 bits	19.8Mo	14.5Mo

Taille libjvm.so par défaut

Taille "optimisée"

Server 64bits

15.5Mo

8.8Mo

Server 32bits

13.5Mo

7.1Mo

Client 32bits

8.4Mo

4.1Mo

Minimal 32bits

5.8Mo

2.8Mo

Zero 32 bits

7.0Mo

3.4Mo

Shark 32 bits

19.8Mo

14.5Mo

Point sécurité

Utilisation des options de durcissement Debian
(cf. https://wiki.debian.org/Hardening).

--with-extra-cflags='-Os -D_FORTIFY_SOURCE=2
-fstack-protector-strong'

--with-extra-ldflags='-Xlinker -z -Xlinker relro'

Prix de la sécurité : +139ko (VM Minimal) sans impact perfo mesurable

Et les ARM ?

ARMv8 (64 bits) :
- Port AArch64 depuis mars 2014
- Dépôt : http://hg.openjdk.java.net/aarch64-port/jdk8
- Intégré au dépôt jdk9
ARMv6/7 (32 bits) :
- Zero / Shark
- Oracle Java SE Embedded 8 (licence propriétaire) : http://www.oracle.com/technetwork/java/embedded/embedded-se/

Optimisation de rt.jar : profiles compacts

Nouveauté Java 8.

Compact profiles are sort of a poor man’s module system.

— Mark Reinhold

Génération des profiles compacts

$ make profiles

Type de JRE	Taille rt.jar
JRE complet	61.7Mo
Compact 3	30.5Mo
Compact 2	24.8Mo
Compact 1	13.9Mo

Type de JRE

Taille rt.jar

JRE complet

61.7Mo

Compact 3

30.5Mo

Compact 2

24.8Mo

Compact 1

13.9Mo

Compression de rt.jar

Par défaut, rt.jar n’est pas compressé !

$ zipinfo images/j2re-compact1-image/lib/rt.jar
[...]
4689 files, 13858994 bytes uncompressed, 13858994 bytes compressed: 0.0%

Compiler avec COMPRESS_JARS=true :

$ make all COMPRESS_JARS=true
$ make profiles COMPRESS_JARS=true

$ zipinfo images/j2re-compact1-image/lib/rt.jar
[...]
4689 files, 13858994 bytes uncompressed, 6574887 bytes compressed: 52.6%

Tailles rt.jar compressés

Type de JRE	Sans compression	Avec compression
JRE complet	61.7Mo	30.1Mo
Compact 3	30.5Mo	14.9Mo
Compact 2	24.8Mo	12.0Mo
Compact 1	13.9Mo	7.1Mo

Type de JRE

Sans compression

Avec compression

JRE complet

61.7Mo

30.1Mo

Compact 3

30.5Mo

14.9Mo

Compact 2

24.8Mo

12.0Mo

Compact 1

13.9Mo

7.1Mo

Inconvénient : temps de chargement des classes / démarrage de l’application

On en est où ?

VM Minimal avec profile compact 1 et compression.

On peut gratter encore un peu ?

lib/ext (1.6Mo) : packages optionnels
- localedata.jar (1.1Mo) : données de localisation pour java.text et java.util (43 langues !)
- sunec.jar (35ko) + lib/{arch}/libsunec.so (180ko) : crypto courbes elliptiques
- sunjce_provider.jar (253ko) + lib/jce.jar (91ko) : Impl+API crypto (a)symétrique
- sunpkcs11.jar (230ko) + lib/{arch}/libj2pkcs11.so (63ko) : PKCS#11 (crypto tokens)
lib/jsse.jar (303ko) : Java Secure Socket Extension (TLS/SSL)

Et Java 9 ?

55 modules !

Figure 1. Modules Java 9 (source : Mark Reinhold, JFokus 2015)

Nouveaux outils

jdeps (depuis Java 8) : analyse des dépendances.

$ jdeps -profile helloworld.jar
helloworld.jar -> java.base (compact1)
   test (helloworld.jar)
      -> java.io                                            compact1
      -> java.lang                                          compact1

jlink (Java 9) : création d’images JVM sur mesure.

Des questions ?