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容器環(huán)境的JVM內(nèi)存設(shè)置實(shí)踐記錄

更新時(shí)間：2022年03月24日 17:14:00 作者：jqpeng

Docker和K8S的興起，很多服務(wù)已經(jīng)運(yùn)行在容器環(huán)境，對于java程序，JVM設(shè)置是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)，這里總結(jié)下我們項(xiàng)目里的最佳實(shí)踐，對容器環(huán)境的JVM內(nèi)存相關(guān)知識感興趣的朋友一起看看吧

Java Heap基礎(chǔ)知識

默認(rèn)情況下，jvm自動分配的heap大小取決于機(jī)器配置，比如我們到一臺64G內(nèi)存服務(wù)器：

java -XX:+PrintFlagsFinal -version | grep -Ei "maxheapsize|maxram"
    uintx DefaultMaxRAMFraction                     = 4                                   {product}
    uintx MaxHeapSize                              := 16875782144                         {product}
 uint64_t MaxRAM                                    = 137438953472                        {pd product}
    uintx MaxRAMFraction                            = 4                                   {product}
   double MaxRAMPercentage                          = 25.000000                           {product}
java version "1.8.0_192"
Java(TM) SE Runtime Environment (build 1.8.0_192-b12)
Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (build 25.192-b12, mixed mode)

可以看到，JVM 分配的最大MaxHeapSize為 16G，計(jì)算公式如下：

MaxHeapSize = MaxRAM * 1 / MaxRAMFraction

MaxRAMFraction 默認(rèn)是4，意味著，每個(gè)jvm最多使用25%的機(jī)器內(nèi)存。

但是需要注意的是，JVM實(shí)際使用的內(nèi)存會比heap內(nèi)存大：

JVM內(nèi)存  = heap 內(nèi)存 + 線程stack內(nèi)存 (XSS) * 線程數(shù) + 啟動開銷（constant overhead）

默認(rèn)的XSS通常在256KB到1MB，也就是說每個(gè)線程會分配最少256K額外的內(nèi)存，constant overhead是JVM分配的其他內(nèi)存。

我們可以通過-Xmx 指定最大堆大小。

java -XX:+PrintFlagsFinal -Xmx1g -version | grep -Ei "maxheapsize|maxram"
    uintx DefaultMaxRAMFraction                     = 4                                   {product}
    uintx MaxHeapSize                              := 1073741824                          {product}
 uint64_t MaxRAM                                    = 137438953472                        {pd product}
    uintx MaxRAMFraction                            = 4                                   {product}
   double MaxRAMPercentage                          = 25.000000                           {product}
java version "1.8.0_192"
Java(TM) SE Runtime Environment (build 1.8.0_192-b12)
Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (build 25.192-b12, mixed mode)

此外，還可以使用XX:MaxRAM來指定。

java -XX:+PrintFlagsFinal -XX:MaxRAM=1g -version | grep -Ei

但是指定-Xmx或者M(jìn)axRAM需要了解機(jī)器的內(nèi)存，更好的方式是設(shè)置MaxRAMFraction，以下是不同的Fraction對應(yīng)的可用內(nèi)存比例：

+----------------+-------------------+
| MaxRAMFraction | % of RAM for heap |
|----------------+-------------------|
| 1 | 100% |
| 2 | 50% |
| 3 | 33% |
| 4 | 25% |
+----------------+-------------------+

容器環(huán)境的Java Heap

容器環(huán)境，由于java獲取不到容器的內(nèi)存限制，只能獲取到服務(wù)器的配置：

$ docker run --rm alpine free -m
             total     used     free   shared  buffers   cached
Mem:          1998     1565      432        0        8     1244
$ docker run --rm -m 256m alpine free -m
             total     used     free   shared  buffers   cached
Mem:          1998     1552      445        1        8     1244

這樣容易引起不必要問題，例如限制容器使用100M內(nèi)存，但是jvm根據(jù)服務(wù)器配置來分配初始化內(nèi)存，導(dǎo)致java進(jìn)程超過容器限制被kill掉。為了解決這個(gè)問題，可以設(shè)置-Xmx或者M(jìn)axRAM來解決，但就想第一部分描述的一樣，這樣太不優(yōu)雅了！

為了解決這個(gè)問題，Java 10 引入了 +UseContainerSupport（默認(rèn)情況下啟用），通過這個(gè)特性，可以使得JVM在容器環(huán)境分配合理的堆內(nèi)存。并且，在JDK8U191版本之后，這個(gè)功能引入到了JDK 8，而JDK 8是廣為使用的JDK版本。

UseContainerSupport

-XX:+UseContainerSupport允許JVM 從主機(jī)讀取cgroup限制，例如可用的CPU和RAM，并進(jìn)行相應(yīng)的配置。這樣當(dāng)容器超過內(nèi)存限制時(shí)，會拋出OOM異常，而不是殺死容器。
該特性在Java 8u191 +，10及更高版本上可用。

注意，在191版本后，-XX:{Min|Max}RAMFraction 被棄用，引入了-XX:MaxRAMPercentage，其值介于0.0到100.0之間，默認(rèn)值為25.0。

最佳實(shí)踐

拉取最新的openjdk:8-jre-alpine作為底包，截止這篇博客，最新的版本是212，>191

docker run -it --rm openjdk:8-jre-alpine java -version
openjdk version "1.8.0_212"
OpenJDK Runtime Environment (IcedTea 3.12.0) (Alpine 8.212.04-r0)
OpenJDK 64-Bit Server VM (build 25.212-b04, mixed mode)

我們構(gòu)建一個(gè)基礎(chǔ)鏡像，dockerfile如下：

FROM openjdk:8-jre-alpine
MAINTAINER jadepeng
RUN echo "http://mirrors.aliyun.com/alpine/v3.6/main" > /etc/apk/repositories \
    && echo "http://mirrors.aliyun.com/alpine/v3.6/community" >> /etc/apk/repositories \
    && apk update upgrade \
    && apk add --no-cache procps unzip curl bash tzdata \
    && ln -sf /usr/share/zoneinfo/Asia/Shanghai /etc/localtime \
    && echo "Asia/Shanghai" > /etc/timezone
RUN apk add --update ttf-dejavu && rm -rf /var/cache/apk/*

在應(yīng)用的啟動參數(shù)，設(shè)置 -XX:+UseContainerSupport，設(shè)置-XX:MaxRAMPercentage=75.0，這樣為其他進(jìn)程（debug、監(jiān)控）留下足夠的內(nèi)存空間，又不會太浪費(fèi)RAM。

到此這篇關(guān)于容器環(huán)境的JVM內(nèi)存設(shè)置實(shí)踐記錄的文章就介紹到這了,更多相關(guān)容器環(huán)境的JVM內(nèi)存內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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