Evan Phoenix谈Rubinius：虚拟机内幕面面观

作者 Werner Schuster译者 高昂 发布于 2007年7月25日 上午1时41分

社区

Ruby

主题

开放源代码

标签

SmallTalk,

采访,

Rubinius,

RSpec

数周以前，Evan Phoenix加盟EngineYard，在那里他每天的工作中有一半时间花在Rubinius项目上。我们对Evan进行了一次采访，了解项目项目的进展和虚拟机的内部情况，并且（在采访的第二部分）探讨了最新的一些特性的实现方式。

其它的Ruby实现，比如说JRuby、XRuby、Gardens Point Ruby.NET、IronRuby，要么针对已有的虚拟机，要么和Ruby 1.x一样使用C语言编写，而Rubinius另辟蹊径，它从Smalltalk虚拟机处获得灵感，尤其是在Squeak Smalltalk之中。Squeak是用它自己Smalltalk的一个子集写成，这个子集名叫Slang，它基本上是使用了Smalltalk语法的C语言代码，并加入了一定的限制。Rubinius的目标之一，就是使用这种方式贯穿项目始终，它使用的语言名叫Garnet（以前被称为“Cuby”），目前仍处于开发阶段。Evan就目前进展解释说：

这仍然是我计划在近期要做的事情，而不是今后的。之前，我们遇到了许多需要处理的问题，而且我们还没有时间回来着手Garnet（Cuby的新名字）上的工作。目前我们尚未找到什么特别的问题，但我相信我们会发现的。

第一眼看过去Garnet语言和Ruby长得没什么区别，但是里面一些东西代表的语义进行了一些修改。

举例来说，在Garnet语言中，“d = c.to_ref”这样的代码看似调用了c对象的to_ref方法，但实际上Garnet会把这段代码翻译成“d = &c”这样的C代码。我们可以把它看作一个非常先进的C预处理器，试图尽可能将自己和对应的C语言构造映射起来。我们的想法就是写出看起来像 Ruby的代码，而行为则和C语言类似。

目前，虚拟机的基础部分是使用C语言编写的，也采取源自Smalltalk的方式。Evan就此解释了基础实现（primitives）的本意：

他们是可以在Ruby中调用的小块C语言代码，用来实现Ruby无法完成的功能。一个很好的例子是给一个对象分配 （内存）。在系统后端，与垃圾回收机制交互，为特定对象的分配准备出足够的空间。这样的操作在Ruby之中无法实现，这种操作方式只存在于系统的最底层， 也就是所谓的基础实现。

Rubinius的基础实现与Smalltalk的基础实现机制很相近。如果方法指定了原生(primitive)的操作号，当方法被执行时，则会调用原 生(primitive)操作而不是常规的Ruby代码。如果primitive操作执行失败（primitive自身报告执行已经失败），那么Ruby 代码就会作为后备的行为被执行。Ruby代码可以使用如抛出包含操作失败原因的异常的方式，将参数转换并再次进行尝试，或者做一些其他的操作。

为了展现它实际运行的方式，这里附一段rubinius的primitive操作代码作为例子：

  def fixnum_size(_ = fixnum)
    <<-CODE
    stack_push(I2N(sizeof(int)));
    CODE
  end

接着Evan给我们解释了一遍代码的运行过程：

primitives和指令使用一系列有趣的格式来保持其操作的简单性。所有的操作都是Ruby方法，而程序体是 包含C代码的字符串。在编译的时候，这些文件被执行，然后某些代码会调用每一个方法，收集C的代码并且在其它C代码的#include部分声明。这样做的 主要原因是基础实现和指令在C语言的声明中可以包装为一个大的switch表达式，如果使用手工的方式来完成无疑将会是非常痛苦的。

而且，它 提供给我们一些程序预处理的能力。例如，在这里（代码示例），你看见我们在定义参数的原生类型(primitive)fixnum_size的时候使用了 一些小的技巧。首先，代码的关键是在调用的方法的代码执行前会自动注册C语言代码段“POP(self, FIXNUM_P)”。调用并且输出C语言代码的方法将会正确的声明和写入这些代码。用这样的形式，我们可以方便基础实现（primitives）的编 写。

但是我声明，目前并非所有基础实现（primitives）都使用了这样的形式。很快，我们将会进行审查，将所有的实现都统一使用这种形式。

可以看出，随着可用的Garnet越来越多之后，Ruby和C语言之间的界限会变得模糊，原有的界限将在今后发生改变。对于更深一层的软件栈来说，标准的类库将使用Ruby来实现。

目前，虚拟机的核心（实际上就是操作码）和基础实现（primitives）都是使用C语言编写的。基础实现（primitives）是我想在Garnet中实现的第一个特性。两者的垃圾回收机制也都同样是使用C语言编写（虽然他们所占的的代码量很少）。

除了这些，所有的一切都是用Ruby实现的。所有解释器都可以解析命令行参数字符串（就像rubinius -d -v这样开启调试和警告信息）。所有代码的运行时环境可以轻松的操作（修改），因为它们也都是Ruby的。

Rubinius虚拟机在过去一段时间内发展很快。为了保持发展的势头并吸引更多的开发者，在更多的开发者开始贡献代码还有更多的测试人员开始加入到Rubinius项目中之后，他们需要得到更多项目相关的信息。
目前，IRC讨论组#rubinius是得到信息的最好渠道（当然，直接读源代码也是非常有效的方式）。讨论组的一些历史记录信息可以在线找到。Evan详细的阐述了增加项目透明度的计划：

我们尽力去保持整个过程的透明度。目前，项目的IRC讨论组是最主要的交流方式，并且我们设法将IRC的记录整合到站点http://rubini.us之上。同时我们鼓励用户使用我们在http://rubini.us上的论坛来反馈问题。论坛拥有RSS的feed读取方式，并且大多数的开发者可以通过订阅RSS来加入讨论（尽管我不得不承认，有些功能还有待真正实现）。

关于如何使得项目更加透明，通过各种方式提出的建议，我都非常欢迎。我们可以一直考虑满足用户提出的规格。一旦我们拥有一个完全规范的套件，其余的功能将很容易的添加在其中。

感兴趣的读者可以继续关注这段采访的下一个章节，下个章节探讨了Rubinius调试器、垃圾回收、ObjectSpace和线程方面的一些最新特性的实现方式。

查看英文原文：Evan Phoenix on Rubinius - VM Internals Interview

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