MRI Ruby和jRuby的性能差异



当我做一些基准测试来回答这个关于连接数组的最快方式的问题时,我惊讶地发现,当我用jRuby做同样的基准测试时,测试要慢得多。

这是否意味着以前关于jRuby比MRI Ruby快的慢板已经一去不复返了?或者这是关于jRuby中数组的处理方式吗?

这里是MRI Ruby 2.3.0和jRuby 9.1.2.0的基准测试和结果两者都运行在64位Windows 7盒子上,所有4个处理器都忙碌50-60%,内存使用±5.5GB。jRuby必须使用参数-J-Xmx1500M启动,以提供足够的堆空间。由于堆栈级别太深,我不得不删除推送测试,并且还删除了最慢的方法,以免使测试太长。使用java运行时:1.7.0_21

require 'Benchmark'
N = 100
class Array
  def concat_all 
    self.reduce([], :+)
  end
end
# small arrays
a = (1..10).to_a
b = (11..20).to_a
c = (21..30).to_a
Benchmark.bm do |r|
  r.report('plus       ')  { N.times { a + b + c }}
  r.report('concat     ') { N.times { [].concat(a).concat(b).concat(c) }}
  r.report('splash     ') { N.times {[*a, *b, *c]} }
  r.report('concat_all ')  { N.times { [a, b, c].concat_all }}
  r.report('flat_map   ') { N.times {[a, b, c].flat_map(&:itself)} }
end
#large arrays
a = (1..10_000_000).to_a
b = (10_000_001..20_000_000).to_a
c = (20_000_001..30_000_000).to_a
Benchmark.bm do |r|
  r.report('plus       ')  { N.times { a + b + c }}
  r.report('concat     ') { N.times { [].concat(a).concat(b).concat(c) }}
  r.report('splash     ') { N.times {[*a, *b, *c]} }
  r.report('concat_all ')  { N.times { [a, b, c].concat_all }}
  r.report('flat_map   ') { N.times {[a, b, c].flat_map(&:itself)} }
end

这个问题不是关于使用的不同方法,请参阅原始问题。在这两种情况下,MRI都快了7倍!有人能告诉我为什么吗?我也很好奇其他实现是怎么做的,比如RBX (Rubinius)

C:Users...>d:jrubybinjruby -J-Xmx1500M concat3.rb
       user     system      total        real
plus         0.000000   0.000000   0.000000 (  0.000946)
concat       0.000000   0.000000   0.000000 (  0.001436)
splash       0.000000   0.000000   0.000000 (  0.001456)
concat_all   0.000000   0.000000   0.000000 (  0.002177)
flat_map  0.010000   0.000000   0.010000 (  0.003179)
       user     system      total        real
plus       140.166000   0.000000 140.166000 (140.158687)
concat     143.475000   0.000000 143.475000 (143.473786)
splash     139.408000   0.000000 139.408000 (139.406671)
concat_all 144.475000   0.000000 144.475000 (144.474436)
flat_map143.519000   0.000000 143.519000 (143.517636)
C:Users...>ruby concat3.rb
       user     system      total        real
plus         0.000000   0.000000   0.000000 (  0.000074)
concat       0.000000   0.000000   0.000000 (  0.000065)
splash       0.000000   0.000000   0.000000 (  0.000098)
concat_all   0.000000   0.000000   0.000000 (  0.000141)
flat_map     0.000000   0.000000   0.000000 (  0.000122)
       user     system      total        real
plus        15.226000   6.723000  21.949000 ( 21.958854)
concat      11.700000   9.142000  20.842000 ( 20.928087)
splash      21.247000  12.589000  33.836000 ( 33.933170)
concat_all  14.508000   8.315000  22.823000 ( 22.871641)
flat_map    11.170000   8.923000  20.093000 ( 20.170945)

一般规则是(如注释中提到的)JRuby/JVM需要预热。

通常bmbm是很合适的,尽管TIMES=1000应该增加(至少对于小数组情况),而且1.5G可能不足以实现JRuby的最佳性能(注意到从-Xmx2g到-Xmx3g的数字有相当大的变化)。以下是结果:

ruby 2.3.1p112 (2016-04-26 revision 54768) [x86_64-linux]
$ ruby concat3.rb
Rehearsal -----------------------------------------------
plus          0.000000   0.000000   0.000000 (  0.000076)
concat        0.000000   0.000000   0.000000 (  0.000070)
splash        0.000000   0.000000   0.000000 (  0.000099)
concat_all    0.000000   0.000000   0.000000 (  0.000136)
flat_map      0.000000   0.000000   0.000000 (  0.000138)
-------------------------------------- total: 0.000000sec
                  user     system      total        real
plus          0.000000   0.000000   0.000000 (  0.000051)
concat        0.000000   0.000000   0.000000 (  0.000059)
splash        0.000000   0.000000   0.000000 (  0.000083)
concat_all    0.000000   0.000000   0.000000 (  0.000120)
flat_map      0.000000   0.000000   0.000000 (  0.000173)
Rehearsal -----------------------------------------------
plus         43.040000   3.320000  46.360000 ( 46.351004)
concat       15.080000   3.870000  18.950000 ( 19.228059)
splash       49.680000   4.820000  54.500000 ( 54.587707)
concat_all   51.840000   5.260000  57.100000 ( 57.114867)
flat_map     17.380000   5.340000  22.720000 ( 22.716987)
------------------------------------ total: 199.630000sec
                  user     system      total        real
plus         42.880000   3.600000  46.480000 ( 46.506013)
concat       17.230000   5.290000  22.520000 ( 22.890809)
splash       60.300000   7.480000  67.780000 ( 67.878534)
concat_all   54.910000   6.480000  61.390000 ( 61.404383)
flat_map     17.310000   5.570000  22.880000 ( 23.223789)

jruby 9.1.6.0 (2.3.1) 2016-11-09 0150a76 Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM 25.112-b15 on 1.8.0_112-b15 +jit [linux-x86_64]
$ jruby -J-Xmx3g concat3.rb
Rehearsal -----------------------------------------------
plus          0.010000   0.000000   0.010000 (  0.001445)
concat        0.000000   0.000000   0.000000 (  0.002534)
splash        0.000000   0.000000   0.000000 (  0.001791)
concat_all    0.000000   0.000000   0.000000 (  0.002513)
flat_map      0.010000   0.000000   0.010000 (  0.007088)
-------------------------------------- total: 0.020000sec
                  user     system      total        real
plus          0.010000   0.000000   0.010000 (  0.002700)
concat        0.000000   0.000000   0.000000 (  0.001085)
splash        0.000000   0.000000   0.000000 (  0.001569)
concat_all    0.000000   0.000000   0.000000 (  0.003052)
flat_map      0.000000   0.000000   0.000000 (  0.002252)
Rehearsal -----------------------------------------------
plus         32.410000   0.670000  33.080000 ( 17.385688)
concat       18.610000   0.060000  18.670000 ( 11.206419)
splash       57.770000   0.330000  58.100000 ( 25.366032)
concat_all   19.100000   0.030000  19.130000 ( 13.747319)
flat_map     16.160000   0.040000  16.200000 ( 10.534130)
------------------------------------ total: 145.180000sec
                  user     system      total        real
plus         16.060000   0.040000  16.100000 ( 11.737483)
concat       15.950000   0.030000  15.980000 ( 10.480468)
splash       47.870000   0.130000  48.000000 ( 22.668069)
concat_all   19.150000   0.030000  19.180000 ( 13.934314)
flat_map     16.850000   0.020000  16.870000 ( 10.862716)

…所以看起来正好相反——MRI 2.3比JRuby 9.1慢2-5倍

cat concat3.rb
require 'benchmark'
N = (ENV['TIMES'] || 100).to_i
class Array
  def concat_all
    self.reduce([], :+)
  end
end
# small arrays
a = (1..10).to_a
b = (11..20).to_a
c = (21..30).to_a
Benchmark.bmbm do |r|
  r.report('plus       ')  { N.times { a + b + c }}
  r.report('concat     ') { N.times { [].concat(a).concat(b).concat(c) }}
  r.report('splash     ') { N.times {[*a, *b, *c]} }
  r.report('concat_all ')  { N.times { [a, b, c].concat_all }}
  r.report('flat_map   ') { N.times {[a, b, c].flat_map(&:itself)} }
end
#large arrays
a = (1..10_000_000).to_a
b = (10_000_001..20_000_000).to_a
c = (20_000_001..30_000_000).to_a
Benchmark.bmbm do |r|
  r.report('plus       ')  { N.times { a + b + c }}
  r.report('concat     ') { N.times { [].concat(a).concat(b).concat(c) }}
  r.report('splash     ') { N.times {[*a, *b, *c]} }
  r.report('concat_all ')  { N.times { [a, b, c].concat_all }}
  r.report('flat_map   ') { N.times {[a, b, c].flat_map(&:itself)} }
end

我从这些评论和答案以及之后我自己做的测试中学到了什么?

  • 操作系统可能有所不同,我想要更多的答案在不同的情况下,所以这里我只是猜测
  • 最快的方法在运行时,MRI或jRuby, 32或64位JRE之间是不同的,所以声称该方法比该方法更好另一个很难,在我的系统中加号法是最快的几乎所有的情况下,但我没有使用Java热点像kares
  • 在64位jRuby中,你可以指定一个比32位高得多的堆(在我的系统上是1.5G),在64位我可以使用更多的堆内存(某个bug ?)
  • 更高的堆加速了使用大量内存的操作,就像我使用的大数组
  • 使用最新的Java运行时,速度更好
  • jRuby需要预热,一个方法需要在编译前运行多次,所以使用.bm和.bmbm不同的重复值来查找margin
  • 有时候MRI更快,但是在正确的参数和预热下,jRuby在我的系统上的速度是它的3到3.5倍测试

最后一点,加上JVM的加载使得MRI更适合于短的临时脚本,jRuby更适合于进程饥饿、长时间运行且方法经常重复的进程,所以jRuby更适合于运行服务器和服务。

我所看到的证实:为长时间或重复的过程做自己的基准测试。与早期版本相比,这两个实现在速度上都有了很大的改进,我们不要忘记:Ruby可能是一个较慢的运行者,但一个更快的开发人员,如果你比较一些额外的硬件成本和一些额外的开发人员…

感谢所有评论者和karen的专业知识。

编辑

出于好奇,我还在docker容器(我在Windows上)rubinius 3.69 (2.3.1 a57071c6 2016-11-17 3.8.0) [x86_64-linux-gnu]中使用Rubinius运行测试只有concat和flat_map与MRI相当,我想知道这些方法是否在C中,其余的在纯Ruby中…

Rehearsal -----------------------------------------------
plus          0.000000   0.000000   0.000000 (  0.000742)
concat        0.000000   0.000000   0.000000 (  0.000093)
splash        0.000000   0.000000   0.000000 (  0.000619)
concat_all    0.000000   0.000000   0.000000 (  0.001357)
flat_map      0.000000   0.000000   0.000000 (  0.001536)
-------------------------------------- total: 0.000000sec
                  user     system      total        real
plus          0.000000   0.000000   0.000000 (  0.000589)
concat        0.000000   0.000000   0.000000 (  0.000084)
splash        0.000000   0.000000   0.000000 (  0.000596)
concat_all    0.000000   0.000000   0.000000 (  0.001679)
flat_map      0.000000   0.000000   0.000000 (  0.001568)
Rehearsal -----------------------------------------------
plus         68.770000  63.320000 132.090000 (265.589506)
concat       20.300000   2.810000  23.110000 ( 23.662007)
splash       79.310000  74.090000 153.400000 (305.013934)
concat_all   83.130000 100.580000 183.710000 (378.988638)
flat_map     20.680000   0.960000  21.640000 ( 21.769550)
------------------------------------ total: 513.950000sec
                  user     system      total        real
plus         65.310000  70.300000 135.610000 (273.799215)
concat       20.050000   0.610000  20.660000 ( 21.163930)
splash       79.360000  80.000000 159.360000 (316.366122)
concat_all   84.980000  99.880000 184.860000 (383.870653)
flat_map     20.940000   1.760000  22.700000 ( 22.760643)

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