容器JVM内存配置最佳实践

背景信息

当您的业务是使用Java开发，且设置的JVM堆空间过小时，程序会出现系统内存不足OOM（Out of Memory）的问题。事件中心的OOM事件是指系统内存不足时，触发了Linux的内存回收（OOM Killer）机制，此时系统会终止内存占用较多的进程以保证系统的正常运行。特别是在容器环境下，不合理的JVM堆参数设置会导致各种异常现象产生，例如应用堆大小还未到达JVM设置的堆阈值或应用的规格限制，就因为OOM导致重启等。

通过-XX:MaxRAMPercentage限制堆大小（推荐）

在容器环境下，Java只能获取服务器的配置，无法感知容器内存限制。您可以通过设置-Xmx来限制JVM堆大小，但该方式存在以下问题：

• 当规格大小调整后，需要重新设置堆大小参数。

• 当参数设置不合理时，会出现应用堆大小未达到阈值但容器OOM被强制关闭的情况。

说明

「应用程序出现OOM问题时，会触发Linux内核的OOM Killer机制。该机制能够监控占用过大内存，尤其是瞬间消耗大量内存的进程，然后它会强制关闭某项进程以腾出内存留给系统，避免系统立刻崩溃。」

推荐的JVM参数设置

-XX:+UseContainerSupport 
-XX:InitialRAMPercentage=70.0 
-XX:MaxRAMPercentage=70.0 
-XX:MinRAMPercentage=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

-Xms1g -Xmx1g -XX:+PrintFlagsFinal -XX:+UnlockDiagnosticVMOptions -XX:ParallelGCThreads=4 -XX:CICompilerCount=4 -XX:+UseParNewGC -XX:+UseConcMarkSweepGC -XX:InitialCodeCacheSize=128m -XX:ReservedCodeCacheSize=256m -XX:MetaspaceSize=256m -XX:MaxMetaspaceSize=512m -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCTimeStamps -XX:+PrintGCDateStamps -XX:+PrintGCApplicationStoppedTime -XX:+PrintGCApplicationConcurrentTime -Xloggc:/usr/local/gc.txt -XX:+PrintSafepointStatistics -XX:PrintSafepointStatisticsCount=1 -XX:+LogVMOutput -XX:LogFile=/usr/local/vm.txt -XX:-UseBiasedLocking -XX:+LogCompilation

参数	说明
-XX:+UseContainerSupport	使用容器内存。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。当容器超过内存限制时，会抛出OOM异常，而不是强制关闭容器。
-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。
-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。
-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。

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说明

使用-XX:+UseContainerSupport参数需JDK 8u191+、JDK 10及以上版本。JDK 11版本下日志相关的参数-XX:+PrintGCDetails、-XX:+PrintGCDateStamps、-Xloggc：LOG_PATH/gc.log代替。Dragonwell 11暂不支持${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。

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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。

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。

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，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。

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。

• 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。

调优堆栈内存

表 1. 堆栈大小典型配置参数

调优回收器GC

表 2. 吞吐量优先的GC典型配置参数

表 3. 响应时间优先的GC典型配置参数

表 4. 用于辅助的GC典型配置参数