Menulis Ulang Kode C ke Ruby untuk Meningkatkan Kecepatan Ruby

Meningkatkan Performa Ruby: Menulis Ulang C ke Ruby

Perbandingan performa Ruby

• Dalam repositori perbandingan bahasa terbaru, Ruby dinilai lebih cepat daripada R dan Python, tetapi tetap menjadi bahasa paling lambat ketiga.
• Benchmark terdiri dari dua jenis, yaitu "Loops" dan "Fibonacci", yang masing-masing menyoroti loop dan percabangan, overhead pemanggilan fungsi, serta performa rekursi.

Perbandingan performa Ruby dan Node.js

• Pada M3 MacBook Pro, Ruby 3.3.6 membutuhkan 28 detik untuk contoh loop dan 12 detik untuk contoh Fibonacci.
• Node.js membutuhkan sekitar 1 detik untuk kedua contoh tersebut.
• Pada M2 MacBook Air, performa Ruby menjadi lebih buruk.

Makna benchmark

• Benchmark semacam ini sebenarnya mungkin tidak terlalu berarti.
• Python dinilai sebagai bahasa paling lambat, tetapi merupakan bahasa yang paling banyak digunakan di GitHub.
• Bahasa pemrograman memang harus efisien, tetapi kegunaan dan produktivitas bahasa lebih penting daripada performa.

Penerapan YJIT

• Dengan menerapkan YJIT, performa Fibonacci meningkat secara signifikan.
• Pada contoh loop, peningkatan performanya sangat kecil.

Optimasi kode Ruby

• Range#each ditulis dalam C sehingga tidak bisa dioptimalkan oleh YJIT.
• Integer#times di Ruby 3.3 dipindahkan dari C ke Ruby sehingga bisa dioptimalkan oleh YJIT.
• Array#each di Ruby 3.4 juga dipindahkan dari C ke Ruby.

Optimasi Integer#times

• Integer#succ berjalan lebih cepat daripada i += 1.
• YJIT mengoptimalkan Integer#times sehingga performanya meningkat drastis.

Optimasi Array#each

• Array#each dipindahkan dari C ke Ruby di Ruby 3.4 sehingga bisa dioptimalkan oleh YJIT.
• Modul Primitive digunakan untuk mengevaluasi kode C di dalam Ruby.

Repositori Ruby Microbench

• Benchmark dijalankan menggunakan berbagai versi Ruby dan YJIT.
• Ruby 3.4 YJIT menunjukkan peningkatan performa yang besar.

Optimasi range#each

• Performa dapat ditingkatkan dengan mengimplementasikan kelas Range dalam Ruby murni.

Pustaka standar YJIT

• Tim YJIT sedang meningkatkan performa dengan mengganti kode C menggunakan Ruby.
• Blok with_yjit digunakan agar implementasi Ruby dipakai saat YJIT diaktifkan.

Penelusuran optimasi YJIT

• YJIT mengubah bytecode Ruby VM menjadi kode mesin untuk mengoptimalkan performa.
• Proses optimasi YJIT dipahami dengan menganalisis kode mesin dari Integer#succ.

[GN⁺]

Komentar Hacker News

• Contoh loop mengulang 1 miliar kali dan menggunakan loop bersarang. Diduga benchmark ini akan menghabiskan lebih dari 99% waktunya pada dua baris pertama

  • Melalui analisis liveness pada elemen array, seluruh loop luar bisa dihilangkan dan program dapat ditransformasikan secara sederhana
  • Penasaran apakah compiler dapat melakukan analisis semacam ini
  • Bahkan jika u tidak diketahui saat waktu kompilasi, loop dalam tetap bisa digantikan dengan beberapa instruksi

• Ada penyebutan tentang versi Ruby mendatang; Ruby 3.4.0 dijadwalkan rilis saat Natal tahun ini, dan Ruby 3.5.0 pada Natal tahun depan

  • Penasaran apa dampak minimal JIT Python terhadap loop seperti ini
  • Python 3.13 harus dibangun dengan JIT diaktifkan, dan akan menarik untuk menjalankan benchmark dengannya

• Rasa suka pada Ruby masih tetap ada. Terima kasih kepada Matz

• Ada PR peningkatan performa untuk Integer#succ pada awal 2024, dan itu membantu memahami alasan penggunaan Integer#succ

  • Integer#succ digunakan saat menulis ulang metode loop, dan di interpreter opt_succ (i = i.succ) diproses lebih cepat daripada putobject 1; opt_plus (i += 1)
  • Secara pribadi sering menggunakan #succ karena keterbacaan, dan memakainya dua kali di metode #bytes pada library UUID agar tetap berada dalam "mode bit slicing" saat membaca kode

• Berbagi pengalaman terkait TruffleRuby, yang disebut lebih cepat daripada Node.js dan mendekati Bun atau Golang

  • Tidak yakin apakah benchmark yang diberikan menunjukkan kecepatan TruffleRuby setelah perubahan tersebut
  • Ingin memverifikasi benchmark itu dan menambahkannya sebagai commit ke repositori utama

• Ruby sudah menjadi sangat cepat, dan TruffleRuby bahkan lebih mengesankan

• Tidak tahu bahwa YJIT ditulis dalam Rust

• Python adalah bahasa paling lambat dalam benchmark, tetapi per Oktober 2024 menjadi bahasa yang paling banyak digunakan di Github

  • Tampaknya ada korelasi antara lambatnya bahasa dan popularitasnya

• Ada repositori perbandingan bahasa yang lebih lama yang mencakup lebih banyak bahasa

• Ini membawa perubahan besar pada solusi Advent of Code, dan hasilnya terlihat sangat mirip