Spring Boot 3.2 + CRaC = 王炸!

原文:https://foojay.io/today/springboot-3-2-crac/

前段时间发布了 Spring 6.1 和 SpringBoot 3.2,它们都完全支持 CRaC(检查点协调恢复)。

如果你想了解有关 CRaC 的更多信息,请随时阅读此处:

https://docs.azul.com/core/crac/crac-introduction

CRaC 是一个 OpenJDK 项目,可以“快照”正在运行的 JVM(Java 虚拟机)并将其状态(包括你的应用程序)存储到磁盘。然后,在另一个时间点,你可以将 JVM 从保存的检查点恢复到内存中。这样,我们就可以启动应用程序、预热它并创建检查点。从保存的检查点恢复到内存主要依赖于磁盘I/O,这意味着它非常快(在毫秒范围内)。

为了测试 SpringBoot 3.2 对 CRaC 的支持,我将使用 SpringBoot Petclinic 演示。

https://github.com/spring-projects/spring-petclinic

对于这个小测试,我在我的 M1 Macbook Pro 上使用 4 核和 4GB RAM 在 Parallels 中运行 Ubuntu 22.04。

先决条件

要在 SpringBoot 3.2 中使用 CRaC,你需要具备三件事:

  • 支持 CRaC 的 JVM
  • org.crac 的依赖项
  • 可以存储检查点的文件夹

Spring Boot 基础就不介绍了,推荐看这个实战项目:

https://github.com/javastacks/spring-boot-best-practice

JDK

使用的 JDK(Java 开发工具包)是 Azul Zulu 21.0.1 + CRaC,你可以在此处获取:

https://www.azul.com/downloads/?os=linux&package=jdk-crac#zulu

JDK 适用于 x64 和 aarch64 CPU 架构以及 JDK 17 和 JDK 21。

推荐阅读:Java 8 腰斩!Java 17 暴涨 430%!!

权限

可能需要设置权限才能使用 CRIU,这意味着在运行演示的 Linux 机器上,你需要执行一次以下命令:

sudo chown root:root $JAVA_HOME/lib/criu
sudo chmod u+s $JAVA_HOME/lib/criu

org.crac。

将 petclinic 存储库克隆到本地计算机并添加对 org.crac 库的依赖项。

由于 CRaC 目前仅在 Linux 上可用,因此你找不到支持 MacOS 和 Windows 的 CRaC 的 JDK。这意味着如果你使用的是 Mac 或 Windows 计算机,则无法针对 CRaC API 进行编码。为了解决这个问题,org.crac 库提供了与支持 CRaC 的 JDK 中可用的相同 API,但你将在“org.crac”命名空间中找到它,而不是使用“jdk.crac”命名空间。

这样,即使在 MacOS 和 Windows 上,你也可以针对 CRaC API 进行编码,而不会出现任何问题,并且一旦你在具有启用 CRaC 的 JDK 的 Linux 系统上运行它,它将使用 CRaC 功能。

你可以在 Maven Central 上找到 org.crac ,因此你可以添加依赖,如下所示:

Gradle:

implementation 'org.crac:crac:1.4.0'

Maven:

<dependency>
  <groupId>org.crac</groupId>
  <artifactId>crac</artifactId>
  <version>1.4.0</version>
</dependency>

为检查点创建一个文件夹

在我们测试之前,我们需要确保我们有一个可以存储检查点的文件夹,例如 /tmp_checkpoint 在项目文件夹中。

不使用 CRaC 启动

克隆 petclinic 存储库后,你需要构建项目(例如 gradlew clean build),然后就可以运行它。

我们唯一感兴趣的是应用程序的启动时间。我对两个 JDK 版本(17 和 21)进行了测试,首先,只需从 17 切换到 21,petclinic 应用程序的启动时间就已经缩短了 500 毫秒!

因此,如果可能的话,你应该尽快切换 JDK,以获得更好的性能。

通过执行以下命令启动应用程序:

java -jar spring-petclinic-3.2.0.jar

以下是在不使用 CRaC 的情况下启动应用程序时的结果:

好的,快了大约 500ms,但启动仍然需要一些时间,所以让我们看一下 SpringBoot 3.2 中实现的另一种方法。

自动检查点

Spring 团队的工程师有一个好主意,通过在应用程序启动之前自动创建检查点来缩短 Spring/SpringBoot 框架的启动时间。

这是文档中的描述:

“当设置 -Dspring.context.checkpoint=onRefresh JVM 系统属性时,在 LifecycleProcessor.onRefresh 阶段启动时会自动创建一个检查点。此阶段完成后,所有非延迟初始化的单例都已实例化,并且 InitializingBean# afterPropertiesSet 回调已被调用;但生命周期尚未开始,并且 ContextRefreshedEvent 尚未发布。”

为了使用自动检查点,我们按如下方式启动应用程序:

java -Dspring.context.checkpoint=onRefresh -XX:CRaCCheckpointTo=./tmp_checkpoint -jar spring-petclinic-3.2.0.jar

执行应用程序后,它将创建检查点,并将检查点文件存储在文件夹 ./tmp_checkpoint 中,然后退出应用程序。

现在你可以通过执行以下命令从检查点恢复应用程序(这意味着再次启动它):

java -XX:CRaCRestoreFrom=./tmp_checkpoint

以下是从自动检查点恢复时与启动时间相关的结果

这非常酷,我们的启动时间比原始启动时间快一个数量级,而无需更改代码。这也意味着检查点仅包含框架代码,而不包含你的应用程序代码,因为它尚未启动。

手动检查点

自动检查点已经是与启动时间相关的一个很大的改进,但我们甚至可以通过使用手动检查点来更快。

使用手动检查点时,你可以决定何时创建检查点。

为什么这很重要?

好吧,你可能想在 10 分钟后或当你的应用程序完全预热(大多数/所有代码已编译和优化)等时创建一个检查点。

创建手动检查点的过程与自动检查点类似,唯一的区别是你从应用程序外部触发检查点,而不是让框架自动创建检查点。

在开始之前,请确保检查点的文件夹为空。

首先,你按如下方式启动你的应用程序:

java -XX:CRaCCheckpointTo=./tmp_checkpoint -jar spring-petclinic-3.2.0.jar

现在,你需要等待应用程序完全启动,然后再打开第二个 shell 窗口。

在第二个 shell 窗口中,执行以下命令:

jcmd spring-petclinic-3.2.0.jar JDK.checkpoint

现在你应该看到在第一个 shell 窗口中(你启动 petclinic 应用程序的位置)创建了一个检查点并且应用程序已关闭。

你可以通过验证文件夹 ./tmp_checkpoint 是否包含检查点文件来检查应用程序是否已设置检查点。

现在你可以关闭第二个 shell 窗口。

要从此检查点恢复应用程序,请执行与自动检查点相同的命令:

java -XX:CRaCRestoreFrom=./tmp_checkpoint

这个手动触发的检查点不仅包含框架代码,还包含应用程序代码,这意味着我们应该看到更快的启动,因为应用程序已经由框架加载并启动。结果如下:

正如你所看到的,我们已经能够将 petclinic 应用程序的启动时间减少另一个数量级,降至 75 毫秒!

信息

由于Spring 6.1和SpringBoot 3.2完全支持CRaC,因此我们不需要对代码进行修改。这里的完全支持意味着只要你使用 Spring 资源,框架就会负责在检查点之前关闭资源并在恢复后恢复它们。

如果你使用其他资源,则需要在相关类中实现 CRaC Resource 接口,并在“beforeCheckpoint()”方法中关闭其他资源(例如打开的文件或套接字连接),并在“beforeCheckpoint()”方法中重新打开其他资源。 afterRestore()' 方法。

判决

正如我们所看到的,使用 CRaC 可以显着减少 SpringBoot 3.2 应用程序的启动时间。如果你只是想在不接触代码的情况下尝试一下,只需使用 Spring 6.1 / SpringBoot 3.2 中的自动检查点功能即可将启动时间减少一个数量级。

为了尽可能缩短启动时间,你可以手动创建检查点,这可以将启动时间缩短两个数量级。

CRaC 的优点在于它仍然在普通 JVM 上运行,并且在检查点/恢复后代码甚至可以进一步优化。

为了获得这些结果,我需要向 petclinic 项目添加几行代码,如果你想重现这些数字,请随时在我的 GitHub 存储库中克隆 petclinic 项目的副本。

推荐一个开源免费的 Spring Boot 实战项目:

https://github.com/javastacks/spring-boot-best-practice

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