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容器环境的JVM内存设置实践记录

 更新时间：2022年03月24日 17:14:00   作者：jqpeng  
Docker和K8S的兴起，很多服务已经运行在容器环境，对于java程序，JVM设置是一个重要的环节，这里总结下我们项目里的最佳实践，对容器环境的JVM内存相关知识感兴趣的朋友一起看看吧

Java Heap基础知识

默认情况下，jvm自动分配的heap大小取决于机器配置，比如我们到一台64G内存服务器：

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为 16G，计算公式如下：

MaxHeapSize = MaxRAM * 1 / MaxRAMFraction

MaxRAMFraction 默认是4，意味着，每个jvm最多使用25%的机器内存。

但是需要注意的是，JVM实际使用的内存会比heap内存大：

JVM内存  = heap 内存 + 线程stack内存 (XSS) * 线程数 + 启动开销（constant overhead）

默认的XSS通常在256KB到1MB，也就是说每个线程会分配最少256K额外的内存，constant overhead是JVM分配的其他内存。

我们可以通过-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，还可以使用XX:MaxRAM来指定。

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

但是指定-Xmx或者MaxRAM需要了解机器的内存，更好的方式是设置MaxRAMFraction，以下是不同的Fraction对应的可用内存比例：

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

容器环境的Java Heap

容器环境，由于java获取不到容器的内存限制，只能获取到服务器的配置：

$ 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

这样容易引起不必要问题，例如限制容器使用100M内存，但是jvm根据服务器配置来分配初始化内存，导致java进程超过容器限制被kill掉。为了解决这个问题，可以设置-Xmx或者MaxRAM来解决，但就想第一部分描述的一样，这样太不优雅了！

为了解决这个问题，Java 10 引入了 +UseContainerSupport（默认情况下启用），通过这个特性，可以使得JVM在容器环境分配合理的堆内存。 并且，在JDK8U191版本之后，这个功能引入到了JDK 8，而JDK 8是广为使用的JDK版本。

UseContainerSupport

-XX:+UseContainerSupport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。这样当容器超过内存限制时，会抛出OOM异常，而不是杀死容器。
该特性在Java 8u191 +，10及更高版本上可用。

注意，在191版本后，-XX:{Min|Max}RAMFraction 被弃用，引入了-XX:MaxRAMPercentage，其值介于0.0到100.0之间，默认值为25.0。

最佳实践

拉取最新的openjdk:8-jre-alpine作为底包，截止这篇博客，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)

我们构建一个基础镜像，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/*

在应用的启动参数，设置 -XX:+UseContainerSupport，设置-XX:MaxRAMPercentage=75.0，这样为其他进程（debug、监控）留下足够的内存空间，又不会太浪费RAM。

到此这篇关于容器环境的JVM内存设置实践记录的文章就介绍到这了,更多相关容器环境的JVM内存内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家！

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