Ruby 3.x YJIT 및 ZJIT: 머신 언어로 Ruby 컴파일

Compiling Ruby to Machine Language

작성자
HackerNews
발행일
2025년 11월 17일

핵심 요약

  • 1 YJIT는 메서드/블록 호출 횟수를 기반으로 핫스팟을 식별하고, 임계값 도달 시 YARV 명령어를 머신 언어로 컴파일하여 성능을 최적화합니다.
  • 2 YJIT 블록은 Ruby 블록과 구별되는 작은 단위의 YARV 명령어를 머신 언어로 변환하며, 이를 통해 프로그램 행동에 최적화된 코드를 생성합니다.
  • 3 YJIT는 opt_plus와 같은 연산의 인자 타입 불확실성을 해결하기 위해 브랜치 스텁을 활용, 런타임에 타입을 관찰하는 '기다렸다 보는' 컴파일 방식을 채택합니다.

도입

“Ruby Under a Microscope”의 Ruby 3.x 버전에 대한 새로운 내용이 소개되며, 특히 4장 “머신 언어로 Ruby 컴파일”에서는 YJIT(Yet Another JIT)와 차세대 JIT인 ZJIT의 작동 방식에 초점을 맞춥니다. 이 글은 YJIT가 Ruby 프로그램의 성능을 어떻게 개선하는지, 특히 핫스팟 감지, 코드 컴파일, 그리고 타입 불확실성 처리 방법을 깊이 있게 다룹니다. Shopify Ruby 팀과 기여자들의 Ruby 런타임 성능 개선 노력을 조명하며 JIT 컴파일러의 복잡한 메커니즘을 설명합니다.

메서드 및 블록 호출 횟수 계산

  • YJIT는 프로그램의 핫스팟을 찾기 위해 각 함수 또는 블록의 호출 횟수를 계산합니다.

  • jit_entry_calls라는 내부 카운터를 사용하여 이 횟수를 추적합니다.

  • 카운터가 특정 임계값(작은 프로그램은 30, Rails 같은 큰 프로그램은 120)에 도달하면, YJIT는 해당 코드 섹션을 머신 언어로 변환합니다.

  • 이후 Ruby는 원본 YARV 명령어 대신 컴파일된 머신 언어 버전을 실행하여 성능을 향상시킵니다.

YJIT 블록의 작동 방식

  • YJIT는 컴파일 과정에서 생성된 머신 언어 명령어를 YJIT 블록에 저장합니다.

  • 이 YJIT 블록은 Ruby 블록과 구별되며, 개별 YARV 명령어 또는 작은 범위의 YARV 명령어에 대한 머신 언어 시퀀스를 포함합니다.

  • 이를 통해 YJIT는 프로그램의 동작에 맞춤화된 최적화된 코드를 생성하고 불필요한 코드 컴파일을 방지합니다.

  • 예를 들어, getlocal_WC_1getlocal_WC_0와 같은 두 개의 YARV 명령어가 하나의 YJIT 블록으로 컴파일될 수 있습니다.

  • 이 블록 내부에는 M1 마이크로프로세서의 레지스터(x1, x9)에 값을 로드하는 ARM64 머신 언어 명령어가 포함됩니다.

YJIT 브랜치 스텁을 통한 타입 처리

  • YJIT가 opt_plus와 같은 YARV 명령어를 컴파일할 때, 덧셈 인수의 타입을 즉시 알 수 없는 문제에 직면할 수 있습니다. 머신 언어는 타입에 따라 다른 명령어를 요구하기 때문입니다.

  • YJIT는 프로그램 전체를 미리 분석하여 가능한 모든 타입을 결정하는 대신, “브랜치 스텁”이라는 영리한 트릭을 사용합니다.

  • 이는 블록이 실행될 때까지 기다렸다가 실제로 전달되는 인수의 타입을 관찰하는 “기다렸다 보는(wait-and-see)” 컴파일 동작을 가능하게 합니다.

  • 초기에는 브랜치가 실제 블록이 아닌 스텁을 가리키도록 설정되며, 런타임에 타입 정보가 확인되면 적절한 머신 언어 블록으로 컴파일됩니다.

결론

이 글은 Ruby 3.x의 YJIT가 런타임 성능을 어떻게 혁신적으로 개선하는지 상세히 보여줍니다. YJIT는 메서드 호출 횟수 기반의 핫스팟 감지, 세분화된 YJIT 블록을 통한 효율적인 머신 코드 생성, 그리고 브랜치 스텁을 활용한 동적 타입 처리 전략을 통해 Ruby의 속도를 향상시킵니다. 이러한 접근 방식은 Ruby 개발자들이 더욱 빠르고 효율적인 애플리케이션을 구축할 수 있도록 지원하며, JIT 컴파일러의 복잡한 내부 동작을 이해하는 데 중요한 통찰력을 제공합니다. 향후 ZJIT에 대한 기대와 함께, Ruby 커뮤니티의 지속적인 성능 개선 노력이 Ruby의 미래를 더욱 밝게 할 것입니다.

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