为什么 Open 和 Oracle JDK 在 Raspberry pi 上存在如此大的性能差异？

Question

在我的 Raspberry 上，我用两个 JVM 做了一些性能测试，比如 CaffeineMark 和 SciMark。尽管我听说差异很小，但它们之间存在巨大的性能差异。我还尝试使用浮点数进行计算，Oracle JDK 得到了更好的分数，尽管两者都应该支持硬浮点 abi。

我用Linux raspberrypi 3.18.11-v7+作为OS。

OpenJDK:    
java version "1.7.0_79"  
OpenJDK Runtime Environment (IcedTea 2.5.5) (7u79-2.5.5-1~deb7u1+rpi1)  
OpenJDK Zero VM (build 24.79-b02, mixed mode)  

OracleJDK:  
java version "1.7.0_40"  
Java(TM) SE Runtime Environment (build 1.7.0_40-b43)  
Java HotSpot(TM) Client VM (build 24.0-b56, mixed mode)  

SciMark results:

                 OpenJDK            OracleJDK
Composite Score 14.280735577363213  || 32.24948180361924   
FFT (1024)      9.482866845055302   || 26.447121360843663  
SOR (100x100)   27.14938943220646   || 59.68022533004399  
Monte Carlo     3.6298604956147384  || 10.561671865446971  
Sparse matmult  15.603809523809524  || 26.64931580928407  
LU (100x100)    15.53775159013005   || 37.90907465247749

我使用了一个以 0.1 步为单位计算浮点数到 600000 的程序。我试图测试 JVM 在处理浮点数方面的性能。

打开JDK：257ms
甲骨文JDK：151 毫秒

0.1 步到 1200000：

打开JDK：457ms
甲骨文JDK：263 毫秒

public class Testing {

    /**
     * @param args
     */
    public static long Test()
    {
        float counter=0.0f;
        long startTime = System.currentTimeMillis();
        while (counter <= 1_200_000.0f)
        {
            counter += 0.1f;
        }
        return System.currentTimeMillis() - startTime;
    }

    public static void main(String[] args){
        System.out.println(Test());
    }

}

我尝试了 SlipperySeal 中提到的增强功能并将测试放入循环中。我也尝试过使用c2编译器，但结果没有什么不同。

Answer 1

OpenJDK 零虚拟机是一个只有解释器的 JVM。一方面，它更容易移植，因为它没有特定于体系结构的汇编代码，但另一方面，它的性能不佳，因为它没有特定于体系结构的汇编代码。

OracleJDK 利用平台的浮点 ABI（RP1 上的软浮点和 RP2 上的硬浮点）。我可以想象它有相当多的汇编代码，特定于 ARM 架构，这就是它得分更高的原因。

早期在OpenJDK Zero VM中引入了一个基于LLVM的名为Shark的JIT编译器。我不确定您系统的 OpenJDK 是否是使用 Shark 构建的，但它可能是。它在没有汇编代码和仍然运行高效的本机代码之间提供了折衷。如果未启用 Shark，则在启用 Shark 的情况下构建 IcedTea 将提高性能。如果启用了 Shark，这就是 OpenJDK 没有那么糟糕的原因。

Answer 2

2018 年 4 月更新。

我运行 Java Whetstone 离线基准测试 Raspberry Pi 3 Raspbian Stretch。可以在文件 Raspberry_Pi_Benchmarks/java/source code/whetstone-off-line/whetstc.java.

中找到源代码 here

结论是openjdk-9-jre比openjdk-8-jre（测试版本1.8.0_162）快，后者又比openjdk-8-jre快oracle-java8-jdk（测试版本 1.8.0_65）。另请注意，我使用了带有 oracle-java8-jdk.

的旧内核

openjdk-9-jdk 来自 Raspbian 回购：

$ java -version
openjdk version "9-Raspbian"
OpenJDK Runtime Environment (build 9-Raspbian+0-9b181-4bpo9rpt1)
OpenJDK Server VM (build 9-Raspbian+0-9b181-4bpo9rpt1, mixed mode)

$ java whetstc 
   Whetstone Benchmark Java Version, apr. 26 2018, 23:15:40

                                                     1 Pass
Test                  Result       MFLOPS     MOPS  millisecs

N1 floating point  -1,124750137    333,22             0,0576
N2 floating point  -1,131330490    293,19             0,4584
N3 if then else     1,000000000             185,95    0,5566
N4 fixed point     12,000000000             412,95    0,7628
N5 sin,cos etc.     0,499110132              22,40    3,7140
N6 floating point   0,999999821    212,70             2,5360
N7 assignments      3,000000000             105,66    1,7490
N8 exp,sqrt etc.    0,825148463              16,70    2,2280

MWIPS                              829,02            12,0624

Operating System    Linux, Arch. arm, Version 4.14.34-v7+
Java Vendor         Oracle Corporation, Version  9-Raspbian
CPU null

openjdk-8-jdk 来自 Raspbian 回购：

$ java -version
openjdk version "1.8.0_162"
OpenJDK Runtime Environment (build 1.8.0_162-8u162-b12-1~deb9u1-b12)
OpenJDK Client VM (build 25.162-b12, mixed mode)

$ java whetstc
   Whetstone Benchmark Java Version, Apr 27 2018, 13:13:26

                                                     1 Pass
Test                  Result       MFLOPS     MOPS  millisecs

N1 floating point  -1.124750137    181.82             0.1056
N2 floating point  -1.131330490    175.92             0.7640
N3 if then else     1.000000000              88.61    1.1680
N4 fixed point     12.000000000             389.85    0.8080
N5 sin,cos etc.     0.499110132               9.35    8.8980
N6 floating point   0.999999821     76.27             7.0720
N7 assignments      3.000000000             275.82    0.6700
N8 exp,sqrt etc.    0.825148463               7.15    5.2060

MWIPS                              405.00            24.6916

Operating System    Linux, Arch. arm, Version 4.14.34-v7+
Java Vendor         Oracle Corporation, Version  1.8.0_162
CPU null

oracle-java8-jdk 来自 Raspbian 回购：

$ java -version
java version "1.8.0_65"
Java(TM) SE Runtime Environment (build 1.8.0_65-b17)
Java HotSpot(TM) Client VM (build 25.65-b01, mixed mode)`

$ java whetstc
   Whetstone Benchmark Java Version, Nov 15 2017, 11:16:37

                                                     1 Pass
Test                  Result       MFLOPS     MOPS  millisecs

N1 floating point  -1.124750137     91.52             0.2098
N2 floating point  -1.131330490     89.01             1.5100
N3 if then else     1.000000000              44.27    2.3380
N4 fixed point     12.000000000             229.76    1.3710
N5 sin,cos etc.     0.499110103               3.01   27.6400
N6 floating point   0.999999821     44.95            12.0000
N7 assignments      3.000000000             137.09    1.3480
N8 exp,sqrt etc.    0.751108646               0.58   63.9100

MWIPS                               90.64           110.3268

Operating System    Linux, Arch. arm, Version 4.9.35-v7+
Java Vendor         Oracle Corporation, Version  1.8.0_65
CPU null

为什么 Open 和 Oracle JDK 在 Raspberry pi 上存在如此大的性能差异？

Why is there such a performance difference on Raspberry pi between Open and Oracle JDK?

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