JVM调优实践

对于一个系统要部署上线时，则一定会对JVM进行调整，很少会不经过任何调整直接上线。否则很容易出现线上系统频繁FullGC造成系统卡顿、CPU使用频率过高、系统无反应等问题。

服务器性能指标

​ 对于一个应用来说通常重点关注的性能指标主要是吞吐量、响应时间、QPS、TPS等、并发用户数等。而这些性能指标又依赖于系统服务器的资源，如：CPU、内存、磁盘IO、网络IO等。对于这些指标数据的收集，通常可以根据Java本身的工具或指令进行查询，详情参照第一天。

1）CPU：

CPU资源一般可以使用vmstat来采样（例如每秒采样一次： vmstat 1）查看CPU上下文切换。如下：

$ vmstat 1 

procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- -system-- ------cpu-----
 r  b   swpd   free   buff  cache   si   so    bi    bo   in   cs us sy id wa st
 1  0      0 284628 234036 859100    0    0     1    15    0    1  3  1 96  0  0
 0  0      0 284536 234036 859204    0    0     0     0 4952 9461  4  2 95  0  0
 0  0      0 284536 234036 859208    0    0     0   200 5081 9768  3  3 94  1  0
 0  0      0 284568 234036 859212    0    0     0    16 5126 9757  3  2 96  0  0
 0  0      0 284900 234036 859236    0    0     0     0 5431 10230  4  3 94  0  0
 1  0      0 285608 234036 859256    0    0     0     0 5325 10005  6  2 92  0  0
 0  0      0 285452 234036 859256    0    0     0     0 5037 9653  3  1 96  0  0
 0  0      0 285484 234036 859264    0    0     0    60 5068 9599  3  1 96  0  0
 0  0      0 285452 234036 859264    0    0     0    36 5163 9825  4  2 94  0  0
  • us：用户占用CPU的百分比
  • sy：系统(内核和中断)占用CPU的百分比
  • id：CPU空闲的百分比
  • in: 系统中断数
  • cs: 每秒上下文切换次数
  • r: 可运行进程数，包括正在运行(Running)和已就绪等待运行(Waiting)的。在负载测试中，其可接受上限通常不超过CPU核数的2倍。

CPU使用率通常用us + sy来计算，一般大于80%说明，CPU资源出现瓶颈。

2）内存

根据上述信息，其中已经输出了内存的信息

  • free: 系统可用内存，对于稳定运行的系统，free可接受的范围通常应该大于物理内存的20%。
  • so/si : 每秒从内存写入到SWAP的数据大小/每秒从SWAP读取到内存的数据大小。如果出现频繁的swap交换，会影响系统性能，需要一起注意。
  • swpd：系统当前的swap空间占用。可以和so/si 综合分析。如果swpd为0 ，内存资源没有成为瓶颈。

3）磁盘

对于磁盘，首要关注使用率，IOPS和数据吞吐量，在Linux服务区，可以使用iostat来获取这些数据。

$ iostat -dxk 1
Linux 4.4.0-63-generic  _x86_64 
Device:         rrqm/s   wrqm/s     r/s     w/s    rkB/s    wkB/s avgrq-sz avgqu-sz   await r_await w_await  svctm  %util
vda               0.00     2.69    0.07    2.21     1.28    28.96    26.53     0.00    1.85    1.19    1.87   0.31   0.07

Device:         rrqm/s   wrqm/s     r/s     w/s    rkB/s    wkB/s avgrq-sz avgqu-sz   await r_await w_await  svctm  %util
vda               0.00     0.00    2.00    0.00    12.00     0.00    12.00     0.02   10.00   10.00    0.00  10.00   2.00

Device:         rrqm/s   wrqm/s     r/s     w/s    rkB/s    wkB/s avgrq-sz avgqu-sz   await r_await w_await  svctm  %util
vda               0.00    29.00    0.00    2.00     0.00   124.00   124.00     0.00    2.00    0.00    2.00   2.00   0.40
  • %util: 衡量device使用率的指标。处理I/O请求的时间与统计时间的百分比.大于60%的话，会影响系统性能。
  • r/s， w/s ：每秒处理，读、写的请求数量。
  • rkB/s,wkB/s :每秒读/写的数据大小。

JVM参数调优

​ 对于JVM调优，主要就是调整年轻代、年老大、元空间的内存空间大小及使用的垃圾回收器类型。

1）设置堆的初始大小和最大大小，为了防止垃圾收集器在初始大小、最大大小之间收缩堆而产生额外的时间，通常把最大、初始大小设置为相同的值。

-Xms：设置堆的初始化大小

-Xmx：设置堆的最大大小

2） 设置年轻代中Eden区和两个Survivor区的大小比例。该值如果不设置，则默认比例为8:1:1。Java官方通过增大Eden区的大小，来减少YGC发生的次数，但有时我们发现，虽然次数减少了，但Eden区满

的时候，由于占用的空间较大，导致释放缓慢，此时STW的时间较长，因此需要按照程序情况去调优。

-XX:SurvivorRatio

3）年轻代和老年代默认比例为1：2。可以通过调整二者空间大小比率来设置两者的大小。

-XX:newSize   设置年轻代的初始大小
-XX:MaxNewSize   设置年轻代的最大大小，  初始大小和最大大小两个值通常相同

4）线程堆栈的设置：每个线程默认会开启1M的堆栈，用于存放栈帧、调用参数、局部变量等，但一般256K就够用。通常减少每个线程的堆栈，可以产生更多的线程，但这实际上还受限于操作系统。

-Xss   对每个线程stack大小的调整,-Xss128k

5）一般一天超过一次FullGC就是有问题，首先通过工具查看是否出现内存泄露，如果出现内存泄露则调整代码，没有的话则调整JVM参数。

6）系统CPU持续飙高的话，首先先排查代码问题，如果代码没问题，则咨询运维或者云服务器供应商，通常服务器重启或者服务器迁移即可解决。

7）如果数据查询性能很低下的话，如果系统并发量并没有多少，则应更加关注数据库的相关问题。

8）如果服务器配置还不错，JDK8开始尽量使用G1或者新生代和老年代组合使用并行垃圾回收器。