线上linux系统故障排查之二：内存占用过高

主要分析系统内存占用过高的排查方法。
在Java开发中，对经常看到这两种异常：

• java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space

• java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space

一、异常出现的原因

1.Java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space

PermGen space全称是Permanent Generation space,是指内存的永久保存区域, 这块内存主要是被JVM存放Class和Meta信息的,Class在被Loader时就会被放到PermGen space中, 它和存放类实例(Instance)的Heap区域不同,GC(Garbage Collection)不会在主程序运行期对 PermGen space进行清理，所以如果你的应用中有很多CLASS的话,就很可能出现PermGen space错误。如果你的WEB或者APP用了大量的第三方jar, 其大小超过了jvm默认的大小(4M)那么就会产生此错误信息。

解决方法：
1.调整PermSize、MaxPermSize的大小；
2.减少jar重复使用，重复占用内存。

2.java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space

Heap size 设置 JVM堆的设置是指java程序运行过程中JVM可以调配使用的内存空间的设置.JVM在启动的时候会自动设置Heap size的值，其初始空间(即-Xms)是物理内存的1/64，最大空间(-Xmx)是物理内存的1/4。可以利用JVM提供的-Xmn -Xms -Xmx等选项可进行设置。Heap size 的大小是Young Generation 和Tenured Generaion 之和。

在JVM中，如果98％的时间是用于GC且可用的Heap size 不足2％的时候将抛出此异常信息。提示：Heap Size 最大不要超过可用物理内存的80％，一般的要将-Xms和-Xmx选项设置为相同，而-Xmn为1/4的-Xmx值。

二、异常原因排查步骤

1.通过jstat命令查询gc情况

通过top命令定位到内存占用过高的进程PID后，排查该进程的GC情况，

命令：jstat -gccause 41843 2000

• 每间隔2s查询进程pid = 41843 的gc情况；
• gccause表示输出-gcutil提供的信息以及最后一次执行GC的发生原因和当前所执行的GC的发生原因。

jstat命令的结果

2.通过jmap命令查询进程实体类内存占用情况

如果步骤1中发现，gc非常频繁，则可以使用jmap命令查询进程实体类内存占用情况。

命令： jmap -histo:live 41843 | head -n 100

• 查询进程pid = 41843 存活的对象占用内存前100排序。

jmap 命令结果

 

如上图可以看出，jdbc所占用的存活对象特别多，而且占用的内存也很高，从这里就可以看出，需要去检查下mysql的调用中，哪里存在问题，有内存泄露。

3.通过jmap命令查询进程堆的使用情况

如果以上没有查出问题，可以看看进程中，新生代、老年代、永久代的使用情况。

命令： jmap -heap 41843

jmap -heap 41843结果

 

如上图，如果发现频繁的gc是因为新生代、老年代、永久代分配的大小有问题，则可以通过修改设置解决。

永久代解决方法（同上）：
1.调整PermSize、MaxPermSize的大小；
2.减少jar重复使用，重复占用内存。

新生代、老年代解决方法：
1.调整Xms -Xmx -Xmn的大小

示例及参数注解：

java -Xmx3550m -Xms3550m -Xmn2g -Xss128k -XX:NewRatio=4 -XX:SurvivorRatio=4 -XX:PermSize=64M -XX:MaxPermSize=128M -XX:MaxTenuringThreshold=0

-Xmx3550m：设置JVM最大可用内存为3550M。
-Xms3550m：设置JVM促使内存为3550m。此值可以设置与-Xmx相同，以避免每次垃圾回收完成后JVM重新分配内存；
-Xmn2g：设置年轻代大小为2G。整个JVM内存大小=年轻代大小 + 年老代大小 + 持久代大小。持久代一般固定大小为64m，所以增大年轻代后，将会减小年老代大小。此值对系统性能影响较大，Sun官方推荐配置为整个堆的3/8；
-Xss128k：设置每个线程的堆栈大小。JDK5.0以后每个线程堆栈大小为1M，以前每个线程堆栈大小为256K。更具应用的线程所需内存大小进行调整。在相同物理内存下，减小这个值能生成更多的线程。但是操作系统对一个进程内的线程数还是有限制的，不能无限生成，经验值在3000~5000左右；
-XX:NewRatio=4:设置年轻代（包括Eden和两个Survivor区）与年老代的比值（除去持久代）。设置为4，则年轻代与年老代所占比值为1：4，年轻代占整个堆栈的1/5；
-XX:SurvivorRatio=4：设置年轻代中Eden区与Survivor区的大小比值。设置为4，则两个Survivor区与一个Eden区的比值为2:4，一个Survivor区占整个年轻代的1/6；
-XX:PermSize=64M JVM初始分配的非堆内存（永久代）；
-XX:MaxPermSize=128M JVM最大允许分配的非堆内存，按需分配；
-XX:MaxTenuringThreshold=0：设置垃圾最大年龄。如果设置为0的话，则年轻代对象不经过Survivor区，直接进入年老代。对于年老代比较多的应用，可以提高效率。如果将此值设置为一个较大值，则年轻代对象会在Survivor区进行多次复制，这样可以增加对象再年轻代的存活时间，增加在年轻代即被回收的概论。