JVM内存配置最佳实践

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

挂载容器日志目录至NAS。具体操作，请参见设置NAS存储。

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

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。 m_exitcode_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。 m_JDK8_bug

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。