永久性工作器

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本页介绍了如何使用永久性工作器、工作器的好处、要求以及工作器对沙盒的影响。

永久性工作器是由 Bazel 服务器启动的长时间运行的进程,它充当实际工具(通常是编译器)的封装容器,或者是工具本身。为了从持久性工作器中受益,该工具必须支持执行一系列编译,并且封装容器需要在该工具的 API 和下文所述的请求/响应格式之间进行转换。在同一 build 中,系统可能会在有 --persistent_worker 标志和没有 --persistent_worker 标志的情况下调用同一 worker,并且该 worker 负责适当地启动和与工具通信,以及在退出时关闭 worker。每个工作器实例都会被分配一个 <outputBase>/bazel-workers 下的单独工作目录(但不会切换到该目录)。

使用永久性工作器是一种执行策略,可以减少启动开销,支持更多的 JIT 编译,并支持在操作执行过程中缓存抽象语法树。此策略通过向长时间运行的进程发送多个请求来实现这些改进。

持久性工作器已针对多种语言实现,包括 Java、ScalaKotlin 等。

使用 NodeJS 运行时的程序可以使用 @bazel/worker 帮助程序库来实现工作器协议。

使用持久性工作器

Bazel 0.27 及更高版本在执行 build 时默认使用永久性工作器,但远程执行优先。对于不支持永久性工作器的操作,Bazel 会回退为为每个操作启动工具实例。您可以通过为适用的工具助记符设置 worker 策略,明确设置 build 以使用永久性工作器。最佳实践是,此示例中包含将 local 指定为 worker 策略的回退策略:

bazel build //my:target --strategy=Javac=worker,local

使用工作器策略(而非本地策略)可以显著提高编译速度,具体取决于实现方式。对于 Java,构建速度可提高 2-4 倍,增量编译的速度有时还会更快。使用工作器编译 Bazel 的速度大约是原来的 2.5 倍。如需了解详情,请参阅“选择工作器数量”部分。

如果您还有与本地构建环境匹配的远程构建环境,则可以使用实验性动态策略,该策略会对远程执行和 worker 执行进行竞态。如需启用动态策略,请传递 --experimental_spawn_scheduler 标志。此策略会自动启用工作器,因此无需指定 worker 策略,但您仍然可以使用 localsandboxed 作为后备。

选择工作器数量

每个 mnemonic 的默认工作器实例数为 4,但可以使用 worker_max_instances 标志进行调整。充分利用可用 CPU 与获得的 JIT 编译和缓存命中次数之间存在权衡。工作器越多,运行非 JIT 代码和命中冷缓存的启动开销就越多。如果您要构建的目标数量较少,单个工作器在编译速度和资源使用率之间可能能实现最佳权衡(例如,请参阅问题 8586)。worker_max_instances 标志用于设置每个记忆法和标志集的最大工作器实例数量(见下文),因此在混合系统中,如果您保留默认值,最终可能会使用大量内存。对于增量构建,多个工作器实例的优势更小。

此图显示了 Bazel(目标 //src:bazel)在具有 64 GB RAM 的 6 核超线程 Intel Xeon 3.5 GHz Linux 工作站上的从头开始编译时间。对于每个工作器配置,系统都会运行五次干净构建,并取最后四次构建的平均值。

整洁 build 的性能提升图

图 1. 干净 build 的性能改进图。

对于此配置,使用两个工作器可实现最快的编译速度,但与使用一个工作器相比,仅提高了 14%。如果要使用的内存较少,一个工作器是不错的选择。

增量编译通常会带来更大的优势。干净 build 相对较少,但在编译之间更改单个文件很常见,尤其是在测试驱动型开发中。上述示例中还包含一些非 Java 打包操作,这些操作可能会掩盖增量编译时间。

更改 AbstractContainerizingSandboxedSpawn.java 中的内部字符串常量后,仅重新编译 Java 源代码 (//src/main/java/com/google/devtools/build/lib/bazel:BazelServer_deploy.jar) 可将速度提升到原来的 3 倍(平均进行 20 次增量构建,并舍弃一个预热构建):

增量 build 性能提升情况图表

图 2. 增量构建的性能改进图。

具体提速幅度取决于所做的更改。在上述情况下,当常用常量发生变化时测量到因数 6 的加速。

修改永久性工作器

您可以传递 --worker_extra_flag 标志,为工作器指定启动标志(由助记符键控)。例如,传递 --worker_extra_flag=javac=--debug 会仅为 Javac 启用调试。每次使用此标志时,只能设置一个 worker 标志,且只能针对一个 mnemonic。系统不仅会为每个记忆法单独创建工作器,还会为其启动标志的变体创建工作器。每个 mnemonic 和启动标志组合都会组合到 WorkerKey 中,并且每个 WorkerKey 最多可以创建 worker_max_instances 个 worker。如需了解操作配置如何还可以指定设置标志,请参阅下一部分。

您可以使用 --high_priority_workers 标志指定应优先于正常优先级的 mnemonic 运行的 mnemonic。这有助于确定始终位于关键路径中的操作的优先级。如果有两个或更多高优先级工作器在执行请求,则系统会阻止所有其他工作器运行。此标志可多次使用。

传递 --worker_sandboxing 标志会使每个 worker 请求为其所有输入使用单独的沙盒目录。设置沙盒需要额外一些时间,尤其是在 macOS 上,但可以更好地保证正确性。

--worker_quit_after_build 标志主要用于调试和性能分析。此标志会在构建完成后强制所有工作器退出。您还可以传递 --worker_verbose,以获取有关工作器正在执行的工作的更多输出。此标志会反映在 WorkRequest 中的 verbosity 字段中,从而允许工作器实现更加详尽。

工作器会将日志存储在 <outputBase>/bazel-workers 目录中,例如 /tmp/_bazel_larsrc/191013354bebe14fdddae77f2679c3ef/bazel-workers/worker-1-Javac.log。文件名包含工作器 ID 和助记符。由于每个记忆法可能有多个 WorkerKey,因此您可能会看到给定记忆法对应的 worker_max_instances 日志文件不止一个。

对于 Android build,请参阅 Android build 性能页面了解详情。

实现持久性工作器

如需详细了解如何创建工作器,请参阅创建永久性工作器页面。

以下示例展示了使用 JSON 的工作器的 Starlark 配置:

args_file = ctx.actions.declare_file(ctx.label.name + "_args_file")
ctx.actions.write(
    output = args_file,
    content = "\n".join(["-g", "-source", "1.5"] + ctx.files.srcs),
)
ctx.actions.run(
    mnemonic = "SomeCompiler",
    executable = "bin/some_compiler_wrapper",
    inputs = inputs,
    outputs = outputs,
    arguments = [ "-max_mem=4G",  "@%s" % args_file.path],
    execution_requirements = {
        "supports-workers" : "1", "requires-worker-protocol" : "json" }
)

采用此定义后,首次使用此操作时,系统会先执行命令行 /bin/some_compiler -max_mem=4G --persistent_worker。然后,编译 Foo.java 的请求将如下所示:

注意:虽然协议缓冲区规范使用“蛇形命名法”(request_id),但 JSON 协议使用“驼峰式大小写”(requestId)。在本文档中,我们将在 JSON 示例中使用驼峰式大小写,但在讨论字段时(无论协议如何都是蛇形)。

{
  "arguments": [ "-g", "-source", "1.5", "Foo.java" ]
  "inputs": [
    { "path": "symlinkfarm/input1", "digest": "d49a..." },
    { "path": "symlinkfarm/input2", "digest": "093d..." },
  ],
}

工作器会以换行符分隔的 JSON 格式(因为 requires-worker-protocol 已设置为 JSON)在 stdin 上接收此数据。然后,Worker 会执行相应操作,并将 JSON 格式的 WorkResponse 发送到其标准输出流上的 Bazel。然后,Bazel 会解析此响应,并将其手动转换为 WorkResponse proto。如需使用二进制编码的 protobuf(而非 JSON)与关联的 Worker 进行通信,请将 requires-worker-protocol 设置为 proto,如下所示:

  execution_requirements = {
    "supports-workers" : "1" ,
    "requires-worker-protocol" : "proto"
  }

如果您未在执行要求中添加 requires-worker-protocol,Bazel 将默认使用 protobuf 进行 worker 通信。

Bazel 会根据记号和共享标志派生 WorkerKey,因此,如果此配置允许更改 max_mem 参数,则系统会为每个使用的值生成单独的工作器。如果使用过多变体,可能会导致内存用量过多。

每个工作器目前一次只能处理一个请求。实验性多工器功能允许使用多个线程,前提是底层工具是多线程的,并且封装容器已设置为了解这一点。

此 GitHub 代码库中,您可以看到使用 Java 和 Python 编写的工作器封装容器示例。如果您使用的是 JavaScript 或 TypeScript,则 @bazel/worker 软件包nodejs worker 示例可能对您有所帮助。

工作器对沙盒有何影响?

默认情况下,使用 worker 策略时不会在沙盒中运行操作,这与 local 策略类似。您可以设置 --worker_sandboxing 标志,以在沙盒中运行所有工作器,确保工具每次执行时都只能看到应有的输入文件。该工具可能仍会在请求之间内部泄露信息,例如通过缓存。使用 dynamic 策略需要将工作器置于沙盒中

为了允许工作器正确使用编译器缓存,摘要会随每个输入文件一起传递。因此,编译器或封装容器无需读取文件即可检查输入是否仍然有效。

即使使用输入摘要来防止不必要的缓存,沙盒化 worker 提供的沙盒也不如纯沙盒,因为该工具可能会保留受先前请求影响的其他内部状态。

只有在工作器实现支持的情况下,多路复用工作器才能放入沙盒中,并且必须使用 --experimental_worker_multiplex_sandboxing 标志单独启用此沙盒化功能。如需了解详情,请参阅设计文档)。

深入阅读

如需详细了解永久性工作器,请参阅: