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本帖最后由 草帽路飞UU 于 2022-8-25 17:07 编辑
一、概述
当我们在容器中运行Java应用程序时,可能希望对其进行调整参数以充分利用资源。
在本教程中,我们将了解如何在运行 Java 进程的容器中设置 JVM 参数。本文将重点关注常见的 -Xmx 和-Xms 标志。
另外,我们还将研究使用某些 Java 版本运行的程序容器化的常见问题,以及如何在常见的容器化 Java 应用程序时设置自定义标志。
二、Java 容器中的默认堆设置
过去,JVM 不知道分配给容器的内存和 CPU。
Java 10 引入了一个新设置:+UseContainerSupport(默认启用)来修复 这个问题[3],并在 8u191[4] 中将修复反向移植到 Java 8 。
现在 JVM 可以根据分配给容器的内存计算其内存。
1. 自动内存计算
当不设置-Xmx和-Xmx参数时,JVM 会根据系统规格来调整堆大小。
看看堆大小:
$ java -XX:+PrintFlagsFinal -version | grep -Ei "maxheapsize|maxram"
输出结果如下:
openjdk version "15" 2020-09-15OpenJDK Runtime Environment AdoptOpenJDK (build 15+36)OpenJDK 64-Bit Server VM AdoptOpenJDK (build 15+36, mixed mode, sharing) size_t MaxHeapSize = 4253024256 {product} {ergonomic} uint64_t MaxRAM = 137438953472 {pd product} {default} uintx MaxRAMFraction = 4 {product} {default} double MaxRAMPercentage = 25.000000 {product} {default} size_t SoftMaxHeapSize = 4253024256 {manageable} {ergonomic}
我们看到 JVM 将其堆大小设置为可用 RAM 的大约 25%。在这个例子中,在一个 16GB 的系统上分配了 4GB。
出于测试目的,创建一个文件,名为PrintXmxXms.java,内容是以 MB 为单位打印堆大小,代码内容如下:
import java.lang.management.ManagementFactory;import java.lang.management.MemoryMXBean;public class PrintXmxXms { public static void main(String[] args) { int mb = 1024 * 1024; MemoryMXBean memoryBean = ManagementFactory.getMemoryMXBean(); long xmx = memoryBean.getHeapMemoryUsage().getMax() / mb; long xms = memoryBean.getHeapMemoryUsage().getInit() / mb; System.out.println("Initial Memory (xms) : " + xms + "mb"); System.out.println("Max Memory (xmx) : " + xmx + "mb"); }}
假设已经安装了 JDK,可以编译程序并运行:
$ javac ./PrintXmxXms.java$ java -cp . PrintXmxXms
在 16Gb RAM 的主机上,输出结果为:
INFO: Initial Memory (xms) : 254mbINFO: Max Memory (xmx) : 4056mb
下面,在容器中尝试一下。
JDK 8u191 之前的版本在包含 PrintXmxXms.java 文件的文件夹中添加以下 Dockerfile:
FROM openjdk:8u92-jdk-alpineCOPY *.java /src/RUN mkdir /app \ && ls /src \ && javac /src/PrintXmxXms.java -d /appCMD ["sh", "-c", \ "java -version \ && java -cp /app PrintXmxXms"]
这里使用的容器使用旧版本的 Java 8,它早于更新版本中可用的容器支持。构建镜像:
$ sudo docker build -t oldjava .
Dockerfile 中的 CMD 行是运行容器时默认执行的进程。由于没有提供-Xmx或-XmsJVM 标志,内存设置将是默认设置。
运行容器:
$ sudo docker run --rm -ti oldjavaopenjdk version "1.8.0_92-internal"OpenJDK Runtime Environment (build 1.8.0_92-...)OpenJDK 64-Bit Server VM (build 25.92-b14, mixed mode)Initial Memory (xms) : 198mbMax Memory (xmx) : 2814mb
现在使用--memory=1g命令行标志将容器内存限制为 1GB:
$ sudo docker run --rm -ti --memory=1g oldjavaopenjdk version "1.8.0_92-internal"OpenJDK Runtime Environment (build 1.8.0_92-...)OpenJDK 64-Bit Server VM (build 25.92-b14, mixed mode)Initial Memory (xms) : 198mbMax Memory (xmx) : 2814mb
输出完全相同。这证明旧的 JVM 没有遵守容器内存限制。
JDK 8u130 之后的版本使用相同的测试程序,更改 Dockerfile 的第一行来使用 JVM 8 的新版本:
FROM openjdk:8-jdk-alpine
然后再次做测试:
$ sudo docker build -t newjava .$ sudo docker run --rm -ti newjavaopenjdk version "1.8.0_212"OpenJDK Runtime Environment (IcedTea 3.12.0) (Alpine 8.212.04-r0)OpenJDK 64-Bit Server VM (build 25.212-b04, mixed mode)Initial Memory (xms) : 198mbMax Memory (xmx) : 2814mb
如上输出,使用整个 docker 主机内存来计算 JVM 堆大小。但是,如果为容器分配 1GB 的 RAM:
$ sudo docker run --rm -ti --memory=1g newjavaopenjdk version "1.8.0_212"OpenJDK Runtime Environment (IcedTea 3.12.0) (Alpine 8.212.04-r0)OpenJDK 64-Bit Server VM (build 25.212-b04, mixed mode)Initial Memory (xms) : 16mbMax Memory (xmx) : 247mb
这一次,JVM 根据容器可用的 1GB RAM 计算堆大小。
现在我们了解了 JVM 如何计算其默认值以及为什么需要一个最新的 JVM 来获得正确的默认值。
三、常用的基础镜像中内存设置
1.OpenJDK
与其直接在容器命令上硬编码 JVM 标志,不如使用环境变量。例如在Dockerfile 中使用 JAVA_OPTS 变量,可以在启动容器时对其进行修改:
FROM openjdk:8u92-jdk-alpineCOPY *.java /src/RUN mkdir /app \ && ls /src \ && javac /src/PrintXmxXms.java -d /appENV JAVA_OPTS=""CMD ["sh", "-c", \ "java -version \ && java $JAVA_OPTS -cp /app PrintXmxXms"]
构建镜像:
$ sudo docker build -t openjdk-java .
通过指定JAVA_OPTS环境变量在运行时选择内存设置:
$ sudo docker run --rm -ti -e JAVA_OPTS="-Xms50M -Xmx50M" openjdk-javaopenjdk version "1.8.0_92-internal"OpenJDK Runtime Environment (build 1.8.0_92-internal-alpine-r1-b14)OpenJDK 64-Bit Server VM (build 25.92-b14, mixed mode)Initial Memory (xms) : 50mbMax Memory (xmx) : 48mb
注意:-Xmx 参数和 JVM 报告的 Max memory 之间存在细微差别。这是因为 Xmx 设置了内存分配池的最大大小,其中包括堆、垃圾收集器的幸存者空间和其他池。
2. Tomcat 9
Tomcat 9 容器有自己的启动脚本,因此要设置 JVM 参数,需要使用这些脚本。
bin/catalina.sh 脚本要求在环境变量 CATALINA_OPTS 中设置内存参数。
首先需要 创建一个 war 包 部署到 Tomcat。
然后,我们使用下面的Dockerfile 对其进行容器化,并在其中声明CATALINA_OPTS环境变量:
FROM tomcat:9.0COPY ./target/*.war /usr/local/tomcat/webapps/ROOT.warENV CATALINA_OPTS="-Xms1G -Xmx1G"
然后构建容器镜像并运行它:
$ sudo docker build -t tomcat .$ sudo docker run --name tomcat -d -p 8080:8080 \ -e CATALINA_OPTS="-Xms512M -Xmx512M" tomcat
注意:运行时,将新值传递给 CATALINA_OPTS。如果不提供这个值,会使用 Dockerfile 的第 3 行给出的默认值。
可以检查应用的运行时参数并验证选项-Xmx和-Xms是否存在:
$ sudo docker exec -ti tomcat jps -lv1 org.apache.catalina.startup.Bootstrap <other options...> -Xms512M -Xmx512M
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