jvm性能调优实战 - 35电商APP后台系统如何对Full GC进行深度优化

简介: jvm性能调优实战 - 35电商APP后台系统如何对Full GC进行深度优化

业务背景

这个JVM性能优化的案例,很多核心的思想其实也跟之前是相同的,只不过在优化的过程中会带出来一些比较高级的参数的调优。

业务背景,这是一个垂直电商公司,一些细分领域的电商业务.

注册用户量有就数百万的规模,每日活跃用户数量几十万,每天APP的整体请求量也就小几千万的级别,也并不大。高峰期的QPS也就每秒数百请求

但即使如此的一个普通APP的后台系统,感觉上压力一点儿都不大,是不是真的就没有JVM的性能问题呢?

当然不是了,这个APP虽然不大,但是他同样有JVM相关的性能问题,而且也需要一些细致的优化才可以。


JVM性能问题

部署生产环境的时候往往就不会对JVM进行什么参数的设置,可能很多时候就是用一些默认的JVM参数。

默认的JVM参数绝对是系统负载逐渐增高的时候一个最大的问题 . 前期是没什么问题,但是中后期开始,当有一定用户量,有一定负载了,此时就会出现一些问题了。

新生代内存过小,会导致Survivor区域内存过小,同时Eden区域也很小。

Eden区域过小,自然会导致频繁的触发Young GC,Survivor区域过小,自然会导致经常在Young GC之后存活对象其实也没多少,但就是Survivor区域放不下。

此时必然会导致对象经常进入老年代中,因此也必然会导致老年代过一段时间就放满了,然后就会触发Full GC。

所以当时这个垂直电商APP的各个系统通过jstat分析JVM GC之后发现,基本上高峰期的时候,Full GC每小时都会发生好几次。

Full GC一般在正常情况下,都是以天为单位发生的,比如每天发生一次,或者是几天发生一次Full GC。

要是每小时都发生几次Full GC,那么就会导致系统每小时都卡顿好几次。这个时候必然是不行的。

分析系统情况过后,定制了一套公司级别的JVM参数模板

在大部分工程师都对JVM优化不是很精通的情况下,通过推行一个JVM参数模板,让各个系统短时间内迅速就优化了JVM的性能。


如果你是一个团队的leader,或者是一个中小型公司的架构师,那么必然是需要为团队或者公司定制一套基本的JVM参数模板的

然后尽量让大部分系统套用这个模板,基本保证JVM性能别太差,避免很多初中级工程师直接使用默认的JVM参数,可能一台8G内存的机器上,JVM堆内存就分配了几百MB。

下面定制出来的适合他们公司的JVM参数模板:

-Xms4096M -Xmx4096M -Xmn3072M -Xss1M  -XX:PermSize=256M -XX:MaxPermSize=256M -XX:+UseParNewGC -XX:+UseConcMarkSweepGC -XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=92 -XX:+UseCMSCompactAtFullCollection -XX:CMSFullGCsBeforeCompaction=0

为什么如此定制JVM参数模板呢?

首先,8G的机器上给JVM堆内存分配4G就差不多了,毕竟可能还有其他进程会使用内存,一般别让JVM堆内存把机器内存给占满。

然后年轻代给到3G,之所以给到3G的内存空间,就是因为让年轻代尽量大一些,进而让每个Survivor区域都达到300MB左右。

根据当时对这个业务系统的分析,假设用默认的JVM参数,可能年轻代就几百MB的内存,Survivor区域就几十MB的内存

那么每次垃圾回收过后存活对象可能会有几十MB,这是因为在垃圾回收的一瞬间可能有部分请求没处理完毕,此时会有几十MB对象是存活的,所以很容易触发动态年龄判定规则,让部分对象进入老年代。

所以在分析过后,给年轻代更大内存空间,让Survivor空间更大,这样在Young GC的时候,这一瞬间可能有部分请求没处理完毕,有几十MB的存活对象,这个时候在几百MB的Survivor空间中可以轻松放下,绝对不会进老年代。

基本上在这个内存分配之下,对于这个垂直电商APP的大部分后台业务系统,都是可以轻松hold住的

不同的系统运行时的情况略有不同,但是基本上都是在每次Young GC过后存活几MB~几十MB的对象,所以此时在这个参数模板下,都可以抗住。

只要把内存分配完毕,那么对象进入老年代的速度是极慢极慢的,经过这个参数模板 ,通过jstat观察,基本上发现各个系统的Full GC都变成了几天才会发生一次。

此时在参数模板里还会加入Compaction相关的参数,保证每次Full GC之后都会执行一次压缩,解决内存碎片的问题。


如何优化每次Full GC的性能?

再介绍一下优化的时候调整的另外两个参数,这个两个参数可以帮助优化FUll GC的性能,把每次Full GC的时间进一步降低一些。

  • 一个参数是“-XX:+CMSParallelInitialMarkEnabled”,这个参数会在CMS垃圾回收器的“初始标记”阶段开启多线程并发执行。

大家应该还记得初始标记阶段,是会进行Stop the World的,会导致系统停顿,所以这个阶段开启多线程并发之后,可以尽可能优化这个阶段的性能,减少Stop the World的时间。

  • 另外一个参数是“-XX:+CMSScavengeBeforeRemark”,这个参数会在CMS的重新标记阶段之前,先尽量执行一次Young GC。

这样做有什么作用呢?

其实大家都记得,CMS的重新标记也是会Stop the World的,所以所以如果在重新标记之前,先执行一次Young GC,就会回收掉一些年轻代里没有人引用的对象。

所以如果先提前回收掉一些对象,那么在CMS的重新标记阶段就可以少扫描一些对象,此时就可以提升CMS的重新标记阶段的性能,减少他的耗时。

所以当时在JVM参数模板中,同样加入了这两个参数:

-Xms4096M -Xmx4096M -Xmn3072M -Xss1M  -XX:PermSize=256M -XX:MaxPermSize=256M -XX:+UseParNewGC -XX:+UseConcMarkSweepGC -XX:CMSInitiatingOccupancyFaction=92 -XX:+UseCMSCompactAtFullCollection -XX:CMSFullGCsBeforeCompaction=0 -XX:+CMSParallelInitialMarkEnabled -XX:+CMSScavengeBeforeRemark

调优后的效果

经过各个团队采用jstat观察JVM GC情况,发现明显有了很大的好转,基本上各个系统的Young GC都在几分钟一次,或者十几分钟一次,每次耗时就几十毫秒而已。

Full GC基本都在几天一次,每次耗时在几百毫秒的样子。

基本上各个系统的JVM达到这个性能,就对线上系统没多大影响了。哪怕是不太懂JVM优化的普通工程师只要套用这个模板,对一些普通的业务系统,都能保证其JVM性能不会出现大的问题,比如频繁的Young GC和Full GC导致的系统频繁卡顿。


思考

  • 你们公司有没有类似这里讲的JVM参数模板?
  • 假如你是公司的架构师,结合你们公司的大部分业务系统的实际情况,会如何定制一套JVM参数模板?
  • 是否你们公司有各种不同配置的机器?
  • 针对不同配置的机器如何定制JVM参数模板?
  • 你们公司有没有那种特例的系统,比如并发量特别高或者数据量非常大?
  • 对特例系统该如何进行优化?


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