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构建第一个GraalVM应用镜像,体验毫秒级极速启动!

2024-11-30 07:42

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GraalVM使用其Ahead-Of-Time(AOT)编译器将Java应用程序编译为机器可执行文件。这些可执行文件可以直接在目标机器上执行,而无需使用即时编译器(JIT)。GraalVM生成的二进制文件体积较小,启动速度快,并且在没有任何预热的情况下提供最佳性能。此外,这些可执行文件的内存占用和CPU使用率低于在JVM上运行的应用程序。

Docker允许我们将软件组件打包成Docker镜像,并作为Docker容器运行。Docker容器包含应用程序运行所需的一切,包括应用代码、运行时、系统工具和库。

在本文中,我们创建一个Java应用程序的GraalVM原生镜像,并将其作为Docker容器运行。

什么是原生镜像?

原生镜像是一种将Java代码提前编译成本地可执行文件的技术。这个本地可执行文件只包含在运行时需要执行的代码,包括应用程序类、标准库类、语言运行时以及来自JDK的静态链接的本机代码。

原生镜像构建器(native-image)扫描应用程序类和其他元数据,来创建特定于操作系统和架构的二进制文件。native-image工具对应用程序代码进行静态分析,确定在应用程序运行时可达到的类和方法。然后,它将所需的类、方法和资源编译成一个二进制可执行文件。

原生镜像的好处

原生镜像可执行文件具有以下几个优点:

构建GraalVM原生镜像

在本节中,我们将为一个Spring Boot应用程序构建一个GraalVM原生镜像。首先,需要安装GraalVM并设置JAVA_HOME环境变量。其次,创建一个带有Spring Web和GraalVM原生支持依赖的Spring Boot应用程序:


    org.springframework.boot
    spring-boot-starter-web
    3.1.4

还需要添加以下插件以支持GraalVM原生镜像:


    
        
            org.graalvm.buildtools
            native-maven-plugin
            0.9.27
        
    

该应用程序包含一个REST Controller 示例:

@RestController
class HelloController {
	
    @GetMapping
    public String hello() {
	    return "Hello GraalVM";
    }
}

使用Maven命令构建原生可执行文件:

$mvn -Pnative native:compile

使用native-maven-plugin构建GraalVM原生镜像。由于GraalVM原生镜像编译器执行静态代码分析,与常规的Java应用程序编译相比,构建时间较长。

以下是GraalVM编译的输出示例:

========================================================================================================================
GraalVM Native Image: Generating 'springboot-graalvm-docker' (executable)...
========================================================================================================================
[1/8] Initializing... (42.7s @ 0.15GB)
Java version: 17.0.8+9-LTS, vendor version: Oracle GraalVM 17.0.8+9.1
Graal compiler: optimization level: 2, target machine: x86-64-v3, PGO: ML-inferred
C compiler: gcc (linux, x86_64, 11.3.0)
Garbage collector: Serial GC (max heap size: 80% of RAM)

// 省略不重要日志

[2/8] Performing analysis... [******] (234.6s @ 1.39GB)
15,543 (90.25%) of 17,222 types reachable
25,854 (67.59%) of 38,251 fields reachable
84,701 (65.21%) of 129,883 methods reachable
4,906 types, 258 fields, and 4,984 methods registered for reflection
64 types, 70 fields, and 55 methods registered for JNI access
4 native libraries: dl, pthread, rt, z
[3/8] Building universe... (14.7s @ 2.03GB)
[4/8] Parsing methods... [*******] (55.6s @ 2.05GB)
[5/8] Inlining methods... [***] (4.9s @ 2.01GB)
[6/8] Compiling methods... [**********
[6/8] Compiling methods... [*******************] (385.2s @ 3.02GB)
[7/8] Layouting methods... [****] (14.0s @ 2.00GB)
[8/8] Creating image... [*****] (30.7s @ 2.72GB)
48.81MB (58.93%) for code area: 48,318 compilation units
30.92MB (37.33%) for image heap: 398,288 objects and 175 resources
3.10MB ( 3.75%) for other data
82.83MB in total

// 省略不重要日志

Finished generating 'springboot-graalvm-docker' in 13m 7s.

// 省略不重要日志

在上述编译输出中需要关注一些关键点,如下:

构建Docker镜像

接下来为前一步生成的原生可执行文件开发一个Docker镜像。

创建一个Dockerfile:

FROM ubuntu:jammy
COPY target/springboot-graalvm-docker /springboot-graalvm-docker
CMD ["/springboot-graalvm-docker"]

接下来,使用如下命令构建Docker镜像:

$docker build -t springboot-graalvm-docker .

成功构建后,可以看到`springboot-graalvm-docker`的Docker镜像已经可以使用了:

$docker images | grep springboot-graalvm-docker

可以使用以下命令执行这个镜像:

$docker run -p 8080:8080 springboot-graalvm-docker

上述命令启动了容器,Spring Boot的启动日志如下:

// 省略不重要日志
***  INFO 1 --- [           main] w.s.c.ServletWebServerApplicationContext : Root WebApplicationContext: initialization completed in 14 ms
***  INFO 1 --- [           main] o.s.b.w.embedded.tomcat.TomcatWebServer  : Tomcat started on port(s): 8080 (http) with context path ''
***  INFO 1 --- [           main] c.b.g.GraalvmDockerImageApplication      : Started GraalvmDockerImageApplication in 0.043 seconds (process running for 0.046)

应用程序在43毫秒内启动。我们可以访问REST端点:

$curl localhost:8080

输出如下:

Hello GraalVM


来源:今日头条内容投诉

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