容器环境 JVM 内存配置最佳实践

Posted 2022-09-03 敲代码的程序汪

本文介绍如何在容器环境下配置JVM堆参数大小。

背景信息

当您的业务是使用Java开发，且设置的JVM堆空间过小时，程序会出现系统内存不足OOM（Out of Memory）的问题。特别是在容器环境下，不合理的JVM堆参数设置会导致各种异常现象产生，例如应用堆大小还未到达设置阈值或规格限制，就因为OOM导致重启等。

通过-XX:MaxRAMPercentage限制堆大小（推荐）

在容器环境下，Java只能获取服务器的配置，无法感知容器内存限制。您可以通过设置​​-Xmx​​来限制JVM堆大小，但该方式存在以下问题：

• 当规格大小调整后，需要重新设置堆大小参数。
• 当参数设置不合理时，会出现应用堆大小未达到阈值但容器OOM被强制关闭的情况。

说明

应用程序出现OOM问题时，会触发Linux内核的OOM Killer机制。该机制能够监控占用过大内存，尤其是瞬间消耗大量内存的进程，然后它会强制关闭某项进程以腾出内存留给系统，避免系统立刻崩溃。

推荐的JVM参数设置

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​​	使用容器内存。允许JVM从主机读取cgroup限制，例如可用的CPU和RAM，并进行相应的配置。当容器超过内存限制时，会抛出OOM异常，而不是强制关闭容器。
​​-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。
​​-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。
​​-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，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。
• JDK 11版本下日志相关的参数​​-XX:+PrintGCDetails​​、​​-XX:+PrintGCDateStamps​​、​​-Xloggc:$LOG_PATH/gc.log​​参数已废弃，请使用参数​​-Xlog:gc:$LOG_PATH/gc.log​​代替。
• Dragonwell 11暂不支持​​$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，会出现应用堆大小未达到阈值但容器OOM被强制关闭的情况。

说明 应用程序出现OOM问题时，会触发Linux内核的OOM Killer机制。该机制能够监控占用过大内存，尤其是瞬间消耗大量内存的进程，然后它会强制关闭某项进程以腾出内存留给系统，避免系统立刻崩溃。

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

常见问题

1. 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。

2. 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，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。

3. 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​​，这时JVM会启动报错。

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。