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JVM内存配置最佳实践

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JVM的堆（Heap）占用内存过大会引发如下问题：如果JVM直接运行在Linux系统，可能会导致Java进程被Linux系统的OOM Killer所终止（Kill）；如果JVM运行在Docker容器环境，可能会表现为频繁异常重启。本文针对在容器环境下运行JVM的内存配置给出建议，并解决OOM（Out of Memory）的相关常见问题。

通过-XX:MaxRAMPercentage限制JVM使用容器内存的最大百分比（推荐）

容器环境下，推荐的JVM参数设置如下：

-XX:+UseContainerSupport -XX:InitialRAMPercentage=70.0 -XX:MaxRAMPercentage=70.0 -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCDateStamps -Xloggc:/home/admin/nas/gc-${POD_IP}-$(date '+%s').log -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError -XX:HeapDumpPath=/home/admin/nas/dump-${POD_IP}-$(date '+%s').hprof

参数说明如下：

参数

说明

-XX:+UseContainerSupport

设置JVM检测所处容器的内存大小和处理器数量，而不是检测整个操作系统的。

JVM会使用上述检测到的信息进行资源分配，例如：-XX:InitialRAMPercentage和-XX:MaxRAMPercentage所设置的百分比就是基于此信息进行计算的。

-XX:InitialRAMPercentage

设置JVM使用容器内存的初始百分比。建议与-XX:MaxRAMPercentage保持一致，推荐设置为70.0，代表JVM初始使用容器内存的70%。

-XX:MaxRAMPercentage

设置JVM使用容器内存的最大百分比。由于存在系统组件开销，建议最大不超过75.0，推荐设置为70.0，代表JVM最大使用容器内存的70%。

-XX:+PrintGCDetails

输出GC详细信息。

-XX:+PrintGCDateStamps

输出GC时间戳。日期形式，例如2019-12-24T21:53:59.234+0800。

-Xloggc:/home/admin/nas/gc-${POD_IP}-$(date '+%s').log

GC日志文件路径。需保证Log文件所在容器路径已存在，建议您将该容器路径挂载到NAS目录或收集到SLS，以便自动创建目录以及实现日志的持久化存储。

-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError

JVM发生OOM时，自动生成Dump文件。

-XX:HeapDumpPath=/home/admin/nas/dump-${POD_IP}-$(date '+%s').hprof

Dump文件路径。需保证Dump文件所在容器路径已存在，建议您将该容器路径挂载到NAS目录，以便自动创建目录以及实现日志的持久化存储。
说明

  • 使用-XX:+UseContainerSupport参数需JDK 8u191+、JDK 10及以上版本。

  • -XX:+UseContainerSupport参数仅在部分操作系统上支持，具体支持情况请查阅您所使用的Java版本的官方文档。

  • 在JDK 11及之后的版本中，日志相关的参数-XX:+PrintGCDetails、-XX:+PrintGCDateStamps、-Xloggc:$LOG_PATH/gc.log已被废弃，请使用参数-Xlog:gc:$LOG_PATH/gc.log代替。

  • Dragonwell 11不支持${POD_IP}变量。

  • 如果您没有将/home/admin/nas容器路径挂载到NAS目录，则必须保证该目录在应用启动前已存在，否则将不会产生日志文件。

通过-Xms -Xmx限制堆大小

  • 您可以通过设置-Xms和-Xmx来限制堆大小，但该方式存在以下两个问题：

    • 当实例的规格大小调整后，需要重新设置堆大小参数。

    • 当参数设置不合理时，会出现业务应用内存未达到JVM堆大小上限，但容器OOM被强制关闭的情况。详见容器出现137退出码的含义是什么？

  • 推荐的JVM参数设置。

    -Xms2048m -Xmx2048m -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCDateStamps -Xloggc:/home/admin/nas/gc-${POD_IP}-$(date '+%s').log -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError -XX:HeapDumpPath=/home/admin/nas/dump-${POD_IP}-$(date '+%s').hprof

    参数说明如下。

    参数

    说明

    -Xms

    设置JVM初始内存大小。建议与-Xmx相同，避免每次垃圾回收完成后JVM重新分配内存。

    -Xmx

    设置JVM最大可用内存大小。为避免容器OOM，请为系统预留足够的内存大小。

    -XX:+PrintGCDetails

    输出GC详细信息。

    -XX:+PrintGCDateStamps

    输出GC时间戳。日期形式，例如2019-12-24T21:53:59.234+0800。

    -Xloggc:/home/admin/nas/gc-${POD_IP}-$(date '+%s').log

    GC日志文件路径。需保证Log文件所在容器路径已存在，建议您将该容器路径挂载到NAS目录或收集到SLS，以便自动创建目录以及实现日志的持久化存储。

    -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError

    JVM发生OOM时，自动生成Dump文件。

    -XX:HeapDumpPath=/home/admin/nas/dump-${POD_IP}-$(date '+%s').hprof

    Dump文件路径。需保证Dump文件所在容器路径已存在，建议您将该容器路径挂载到NAS目录，以便自动创建目录以及实现日志的持久化存储。

  • 推荐的堆大小设置。

    内存规格大小

    JVM堆大小

    1 GB

    600 MB

    2 GB

    1434 MB

    4 GB

    2867 MB

    8 GB

    5734 MB
说明

  • 在JDK 11及之后的版本中，日志相关的参数-XX:+PrintGCDetails、-XX:+PrintGCDateStamps、-Xloggc:$LOG_PATH/gc.log已被废弃，请使用参数-Xlog:gc:$LOG_PATH/gc.log代替。

  • Dragonwell 11不支持${POD_IP}变量。

  • 如果您没有将/home/admin/nas容器路径挂载到NAS目录，则必须保证该目录在应用启动前已存在，否则将不会产生日志文件。

通过ossutil下载堆转储文件

  1. 挂载容器日志目录至NAS。具体操作，请参见设置NAS存储。

  2. 设置JVM参数。

    其中Dump文件路径/home/admin/nas为NAS挂载目录：

    -Xms2048m -Xmx2048m -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCDateStamps -Xloggc:/home/admin/nas/gc-${POD_IP}-$(date '+%s').log -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError -XX:HeapDumpPath=/home/admin/nas/dump-${POD_IP}-$(date '+%s').hprof

  3. 当应用发生OOM时，会生成堆转储文件到NAS挂载目录，您可以利用ossutil工具，将该Dump文件下载到本地进行分析。具体操作，请参见通过日志上传下载诊断应用。

常见问题

容器出现137退出码的含义是什么？

当容器使用内存超过限制时，会出现容器OOM，导致容器被强制关闭。此时业务应用内存可能并未达到JVM堆大小上限，所以不会产生Dump日志。建议您调小JVM堆大小的上限，为容器内其他系统组件预留足够多的内存空间。

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  PID USER      PR  NI    VIRT    RES    SHR S  %CPU %MEM     TIME+ COMMAND
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   96 root      20   0   15264   3348   3088 S   0.0  0.1   0:00.00 sh
  101 root      20   0   59596   4056   3536 R   0.0  0.1   0:00.03 top
{"status":"Failure","message":"command terminated with non-zero exit code","reason":"NonZeroExitCode","details":{"causes":[{"reason":"ExitCode","message":"137"}]}}

为什么发生OOM却没有生成Dump文件？

当发生OOM Killer时，并不一定会发生JVM OOM，所以不会生成Dump文件。您可以采取以下方式来避免这种情况。

  • 如果是Java应用，可以适当调小JVM的堆内存大小。具体配置，请参见本文。

  • 如果是非Java应用，可以调整实例规格，保证充裕的内存资源。具体配置，请参见变更实例规格。

堆大小和规格内存的参数值可以相同吗？

不可以。因为系统自身组件存在内存开销，例如使用SLS进行日志收集（设置日志收集至SLS）时会占用一小部分的内存空间，所以不能将JVM堆大小设置为和规格内存大小相同的数值，需要为这些系统组件预留足够的内存空间。

在JDK 8版本下设置-XX:MaxRAMPercentage值为整数时报错怎么处理？

这是JDK 8的一个Bug。具体信息，请参见Java Bug Database。例如，在JDK 8u191版本下，设置-XX:MaxRAMPercentage=70，此时JVM会启动报错。

Picked up JAVA_TOOL_OPTIONS: -javaagent:/home/admin/.opt/ArmsAgent/arms-bootstrap-1.7.0-SNAPSHOT.jar
 -Darms.licenseKey=xxx   -Darms.appId=xxx   -Darms.agent.env=Serverless
 -Darms.agent.args=xxx  -Dprofiler.micro.service.canary.enable=true -Dprofiler.micro.service.metadata.report.enable=true
 -Dprofiler.micro.service.http.server.enable=true -Dmsc.appName=cn-beijing-dev-demo-dev-5d0404 -Dmsc.licenseKey=xxx
Improperly specified VM option 'MaxRAMPercentage=70'
Error: Could not create the Java Virtual Machine.
Error: A fatal exception has occurred. Program will exit.

解决方案如下：

  • 方式一：设置-XX:MaxRAMPercentage为70.0。

    说明

    如果您使用了-XX:InitialRAMPercentage或-XX:MinRAMPercentage，参数值同样不可设置为整数，需按照方式一的形式来设置。

  • 方式二：升级JDK版本至JDK 10及以上版本。

为什么JVM参数设置了6 GB，但是内存使用率却很低？

虽然JVM参数已设置-Xms6g -Xmx6g，但是操作系统不会马上分配6 GB的物理内存，需要实际使用后才分配。因此，内存使用率在应用启动的时候，会相对较低，后续会出现攀爬现象。

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