Virtualization Support for Application Runtime Specialization and Extension
Virtualisation pour Specialisation et Extension d'Environnements d'Execution
Résumé
An application runtime is the set of software elements that represent an application during its execution. Application runtimes should be adaptable to
different contexts. Advances in computing technology both in hardware and software indeed demand it. For example, on one hand we can think about
extending a programming language to enhance the developers’ productivity.
On the other hand we can also think about transparently reducing the memory footprint of applications to make them fit in constrained resource
scenarios e.g., low networks or limited memory availability. We propose Espell, a virtualization infrastructure for object-oriented high-level language runtimes. Espell provides a general purpose infrastructure to control and manipulate object-oriented runtimes in different situations. A first-class representation of an object-oriented runtime provides a high-level API for the manipulation of such runtime. A hypervisor uses this first-class object and manipulates it either directly or by executing arbitrary expressions into it. We show with our prototype that this infrastructure supports language bootstrapping and application runtime tailoring. Using bootstrapping we describe an object-oriented high-level language initialization in terms of itself. A bootstrapped language takes advantage of its own abstractions and is easier to extend. With application runtime tailoring we generate specialized applications by extracting the elements of a program that are used during execution. A tailored application encompasses only the classes and methods it needs and avoids the code bloat that appears from the usage of third-party libraries and frameworks.
Un environnement d’exécution est l’ensemble des éléments logiciels qui représentent une application pendant son exécution. Les environnements d’exécution doivent être adaptables à différents contextes. Les progrès des technologies de l’information, tant au niveau logiciel qu’au niveau matériel, rendent ces adaptations nécessaires. Par exemple, nous pouvons envisager d’étendre un language de programmation pour améliorer la productivité des developpeurs. Aussi, nous pouvons envisager de réduire la consommation memoire des applications de manière transparente afin de les adapter à certaines contraintes d’exécution e.g., des réseaux lents ou de la mémoire limités.
Nous proposons Espell, une infrastructure pour la virtualisation d’environnement d’execution de langages orienté-objets haut-niveau. Espell fournit une infrastructure généraliste pour le contrôle et la manipulation d’environnements d’exécution pour différentes situations. Une représentation de ’premier-ordre’ de l’environnement d’exécution orienté objet fournit une interface haut-niveau qui permet la manipulation de ces environnements. Un hyperviseur est client de cette représentation de ’premier-ordre’ et le manipule soit directement, soit en y exécutant des expressions arbitraires. Nous montrons au travers de notre prototype que cet infrastructure supporte le bootstrapping (i.e., l’amorçage ou initialisation circulaire) des languages et le tailoring (i.e., la construction sur-mesure ou ’taille’) d’environnement d’exécution. En utilisant l’amorçage nous initialisons un language orienté-objet haut-niveau qui est auto-décrit. Un langage amorcé profite des ses propres abstractions se montrant donc plus simple à étendre. La taille d’environnements d’exécution est une technique qui génère une application spécialisé en extrayant seulement le code utilisé pendant l’exécution d’un programme. Une application taillée inclut seulement les classes et méthodes qu’elle nécessite, et évite que des librairies et des
frameworks externes surchargent inutilement la base de code.