jvm重要参数可视化和线上问题排查

目标

• 熟悉常用的 jvm参数 含义，默认值
• 了解配置这些默认值的一般原则
• 线上排查内存溢出的步骤和常见原因分析

jvm参数

分类(了解)

• 根据jvm参数开头可以区分参数类型，共三类：-、-X、-XX
• 标准参数（-）：所有的JVM实现都必须实现这些参数的功能，而且向后兼容
• 非标准参数（-X）：默认jvm实现这些参数的功能，但是并不保证所有jvm实现都满足，且不保证向后兼容
  • 例子：Xms20m，-Xmx20m，-Xmn20m
• 非Stable参数（-XX）：此类参数各个jvm实现会有所不同，将来可能会随时取消，需要慎重使用；
  • 例子：-XX:+PrintGCDetails，-XX:-UseParallelGC，-XX:+PrintGCTimeStamps

运行时数据区相关的（jdk1.8）

1. 程序计数器（无参数）
2. 虚拟机栈（本地方法栈）
   • -Xss: stack size 设置每个线程的栈大小，等同于 -XX:ThreadStackSize
3. 方法区(元空间)
   • -XX:MetaspaceSize: 设置 Metaspace 的初始（和最小大小）
   • -XX:MaxMetaspaceSize: 设置 Metaspace 的最大大小
   • 1.8 之前使用
     • -XX:PermSize
     • -XX:MaxPermSize
4. 堆
   • 求和
     • 堆内存 = 新生代（Young Generation） + 老年代（） ； 新生代 = Eden + S0 + S1
   • -Xms: memory size 设置jvm初始化堆大小
   • -Xmx: memory max 设置jvm初始化堆最大值，等同于 -XX:MaxHeapSize
   • -XX:NewRatio: 设置 新生代 和 老年代 的比例
   • 新生代
     • -XX:SurvivorRatio: 设置 新生代内部的 比例
     • 一共有两种指定 新生代内存(Young Generation)大小的方法
       • 通过 -XX:NewSize 和 -XX:MaxNewSize 指定 初始值和最大值
       • 通过 -Xmn memory new 设置新生代大小，NewSize 与 MaxNewSize 设为一致
   • 老年代
     • -XX:MaxTenuringThreshold: 新生代中对象存活次数，默认15。(若对象在eden区，经历一次MinorGC后还活着，则被移动到Survior区，年龄加1。以后，对象每次经历MinorGC，年龄都加1。达到阀值，则移入老年代)

处理 OOM 相关的

• 线上环境比配，方便分析内存溢出
  • -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError
  • -XX:HeapDumpPath=./java_pid<pid>.hprof
• 了解
  • -XX:OnOutOfMemoryError="< cmd args >;< cmd args >"
  • -XX:+UseGCOverheadLimit

垃圾回收器相关的

• 埋个坑

GC 日志记录相关的

• 埋个坑

意义,默认值,调优原则（重要， 待拆分）

• 虚拟机栈
  • Xss1024k 等同于 -XX:ThreadStackSize=1024k
    • 意义：设置线程栈占用内存大小。

    注意：一般在相同物理内存下，如果减少－xss值会产生更大的线程数，但不同的操作系统对进程内线程数是有限制的，是不能无限生成。

• 堆内存
  • -Xms2G -Xmx4G
    • 意义：设置堆内存的初始值和最大值。

    建议：通常这两个配置参数相等，可以使得堆相对稳定，避免不停震荡，动态扩容

• 新生代
  • 方法一: Xmn256m
    • 为 新生代分配 256m 的内存（NewSize 与 MaxNewSize 设为一致）
  • 方法二：-XX:NewSize=256m -XX:MaxNewSize=1024m
    • 设置新生代的初始值和最大值。

    注意：不要将 -mn 和 -mx 设置相等，会导致 没有老年代，进而 oom。 -mn 过小会增加Minor GC频率，过大会减小老年代的大小。一般设为整个堆空间的1/4或1/3.

排查 OOM 流程 和 常见原因

1. 对于线上环境，设置参数，拿到 oom 时堆内存快照
   1. 线上环境一般不能使用 jdk自带的故障分析工具，需要提前保存 堆内存快照
   2. -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError
   3. -XX:HeapDumpPath=/app/logs/app.dump
2. 使用快照分析工具分析 堆内存快照
   1. MAT(Memory Analyzer Tool)
   2. jvisualvm
3. 常见的问题和原因
   1. java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
      • 首先肯定这是一个堆内存空间引起的问题，可能的原因有：
        1. 内存加载数据量过大
           • 例如不受行数限制的数据库查询语句，或者不限制字节数的文件读取等，事故系统显然没有这些情况；
        2. 内存泄漏（资源未关闭/无法回收）
           • 当系统存在大量未关闭的 IO 资源，或者错误使用ThreadLocal等场景时也会发生OOM，经排查，也不存在这种情况；
        3. 系统内存不足
           • 系统内存不足以支撑当前业务场景所需要的内存，过小的机器内存或者不合理的JVM内存参数。

参考文章

• https://javaguide.cn/java/jvm/jvm-parameters-intro.html
• https://javaguide.cn/java/jvm/jvm-in-action.html
• https://cloud.tencent.com/developer/article/1406848