JVM最大线程数
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JVM最大线程数
土狗 发表于10个月前
JVM最大线程数
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JVM最大创建线程数量由JVM堆内存大小、线程的Stack内存大小、系统最大可创建线程数(Java线程的实现是基于底层系统的线程机制来实现的,Windows下_beginthreadex,Linux下pthread_create)三个方面影响。具体如下:

-Xms  最小堆内存
-Xmx  最大堆内存
-Xss   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
操作系统限制 系统最大可开线程数,主要受以下几个参数影响

        /proc/sys/kernel/pid_max

        /proc/sys/kernel/thread-max

        max_user_process(ulimit -u) 在64位Linux系统(CentOS 6, 3G内存)下测试,发现还有一个参数是会限制线程数量:max user process(可通过ulimit –a查看,默认值1024,通过ulimit –u可以修改此值),这个值在上面的32位Ubuntu测试环境下并无限制

        /proc/sys/vm/max_map_count

将threads-max,pid_max,max user process,这三个参数值都修改成100000,-Xms,-Xmx尽量小(128m,64m),-Xss尽量小(64位下最小104k,可取值128k)。事先预测在这样的测试环境下,线程数量就只会受限于测试环境的内存大小(3G),可是实际的测试结果是线程数量在达到32K(32768,创建的数量最多的时候大概是33000左右)左右时JVM是抛出警告:Attempt to allocate stack guard pages failed,然后出现OutOfMemoryError无法创建本地线程。查看内存后发现还有很多空闲,所以应该不是内存容量的原因。/proc/sys/vm/max_map_count的数量翻倍,从65536变为131072,创建的线程总数量达到65000+,电脑基本要卡死(3G内存)…

简单查了下这个参数的作用,在[8]中的描述如下:

“This file contains the maximum number of memory map areas a process may have. Memory map areas are used as a side-effect of calling malloc, directly by mmap and mprotect, and also when loading shared libraries.

While most applications need less than a thousand maps, certain programs, particularly malloc debuggers, may consume lots of them, e.g., up to one or two maps per allocation.

The default value is 65536.”

 

操作系统最大线程数限制

32位Linux系统可创建的最大pid数是32678,这个数值可以通过/proc/sys/kernel/pid_max来做修改(修改其值为10000:echo 10000 > /proc/sys/kernel/pid_max),但是在32系统下这个值只能改小,无法改大。

Windows可创建的线程数量比linux可能更少。

在64位Linux系统(CentOS 6)下,还有一个参数会限制线程数量:max user process(可通过ulimit –a查看,默认值1024,通过ulimit –u可以修改此值)

测试程序如下:

  1. import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger; 
  2. public class TestThread extends Thread { 
  3.     private static final AtomicInteger count = new AtomicInteger(); 
  4.     public static void main(String[] args) { 
  5.         while (true) 
  6.             (new TestThread()).start(); 
  7.     } 
  8.     @Override 
  9.     public void run() { 
  10.         System.out.println(count.incrementAndGet()); 
  11.         while (true) 
  12.             try { 
  13.                 Thread.sleep(Integer.MAX_VALUE); 
  14.             } catch (InterruptedException e) { 
  15.                 break; 
  16.             } 
  17.     } 

测试环境:

系统:Ubuntu 10.04 Linux Kernel 2.6 (32位)

内存:2G

JDK:1.7

测试结果:

◆ 不考虑系统限制

-Xms

-Xmx

-Xss

结果

1024m

1024m

1024k

1737

1024m

1024m

64k

26077

512m

512m

64k

31842

256m

256m

64k

31842

在创建的线程数量达到31842个时,系统中无法创建任何线程。

由上面的测试结果可以看出增大堆内存(-Xms,-Xmx)会减少可创建的线程数量,增大线程栈内存(-Xss,32位系统中此参数值最小为60K)也会减少可创建的线程数量。

◆ 结合系统限制

线程数量31842的限制是是由系统可以生成的最大线程数量决定的:/proc/sys/kernel/threads-max,可其默认值是32080。修改其值为10000:echo 10000 > /proc/sys/kernel/threads-max,修改后的测试结果如下:

-Xms

-Xmx

-Xss

结果

256m

256m

64k

9761

这样的话,是不是意味着可以配置尽量多的线程?再做修改:echo 1000000 > /proc/sys/kernel/threads-max,修改后的测试结果如下:

-Xms

-Xmx

-Xss

结果

256m

256m

64k

32279

128m

128m

64k

32279

发现线程数量在达到32279以后,不再增长。查了一下,32位Linux系统可创建的最大pid数是32678,这个数值可以通过/proc/sys/kernel/pid_max来做修改(修改方法同threads-max),但是在32系统下这个值只能改小,无法更大。在threads-max一定的情况下,修改pid_max对应的测试结果如下:

pid_max

-Xms

-Xmx

-Xss

结果

1000

128m

128m

64k

582

10000

128m

128m

64k

9507

在Windows上的情况应该类似,不过相比Linux,Windows上可创建的线程数量可能更少。基于线程模型的服务器总要受限于这个线程数量的限制。

 

总结:

JVM中可以生成的最大数量由JVM的堆内存大小、Thread的Stack内存大小、系统最大可创建的线程数量(Java线程的实现是基于底层系统的线程机制来实现的,Windows下_beginthreadex,Linux下pthread_create)三个方面影响。具体数量可以根据Java进程可以访问的最大内存(32位系统上一般2G)、堆内存、Thread的Stack内存来估算。

一、模拟问题:

首先我们通过下面这个测试程序 来认识这个问题:
运行的环境 (有必要说明一下,不同环境会有不同的结果):32位 Windows XP,Sun JDK 1.6.0_18, eclipse 3.4,
测试程序:

  1. import java.util.concurrent.CountDownLatch;  
  2.   
  3. public class TestNativeOutOfMemoryError {  
  4.   
  5.     public static void main(String[] args) {  
  6.   
  7.         for (int i = 0;; i++) {  
  8.             System.out.println("i = " + i);  
  9.             new Thread(new HoldThread()).start();  
  10.         }  
  11.     }  
  12.   
  13. }  
  14.   
  15. class HoldThread extends Thread {  
  16.     CountDownLatch cdl = new CountDownLatch(1);  
  17.   
  18.     public HoldThread() {  
  19.         this.setDaemon(true);  
  20.     }  
  21.   
  22.     public void run() {  
  23.         try {  
  24.             cdl.await();  
  25.         } catch (InterruptedException e) {  
  26.         }  
  27.     }  
  28. }  

不指定任何JVM参数,eclipse中直接运行输出,看到了这位朋友了吧:
i = 5602 
Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: unable to create new native thread
    at java.lang.Thread.start0(Native Method)
    at java.lang.Thread.start(Thread.java:597)
    at TestNativeOutOfMemoryError.main(TestNativeOutOfMemoryError.java:20)

 

二、分析问题:

这个异常问题本质原因是我们创建了太多的线程,而能创建的线程数是有限制的,导致了异常的发生。能创建的线程数的具体计算公式如下: 
(MaxProcessMemory - JVMMemory - ReservedOsMemory) / (ThreadStackSize) = Number of threads
MaxProcessMemory 指的是一个进程的最大内存
JVMMemory         JVM内存
ReservedOsMemory  保留的操作系统内存
ThreadStackSize      线程栈的大小

在java语言里, 当你创建一个线程的时候,虚拟机会在JVM内存创建一个Thread对象同时创建一个操作系统线程,而这个系统线程的内存用的不是JVMMemory,而是系统中剩下的内存(MaxProcessMemory - JVMMemory - ReservedOsMemory)。 


结合上面例子我们来对公式说明一下: 
MaxProcessMemory 在32位的 windows下是 2G
JVMMemory   eclipse默认启动的程序内存是64M
ReservedOsMemory  一般是130M左右
ThreadStackSize 32位 JDK 1.6默认的stacksize 325K左右
公式如下:
(2*1024*1024-64*1024-130*1024)/325 = 5841 
公式计算所得5841,和实践5602基本一致(有偏差是因为ReservedOsMemory不能很精确) 

由公式得出结论:你给JVM内存越多,那么你能创建的线程越少,越容易发生java.lang.OutOfMemoryError: unable to create new native thread。 

咦,有点背我们的常理,恩,让我们来验证一下,依旧使用上面的测试程序,加上下面的JVM参数,测试结果如下: 
ThreadStackSize      JVMMemory                    能创建的线程数
默认的325K             -Xms1024m -Xmx1024m    i = 2655
默认的325K               -Xms1224m -Xmx1224m    i = 2072
默认的325K             -Xms1324m -Xmx1324m    i = 1753
默认的325K             -Xms1424m -Xmx1424m    i = 1435
-Xss1024k             -Xms1424m -Xmx1424m    i = 452 
完全和公式一致。 

三、解决问题: 
1, 如果程序中有bug,导致创建大量不需要的线程或者线程没有及时回收,那么必须解决这个bug,修改参数是不能解决问题的。
2, 如果程序确实需要大量的线程,现有的设置不能达到要求,那么可以通过修改MaxProcessMemory,JVMMemory,ThreadStackSize这三个因素,来增加能创建的线程数:
a, MaxProcessMemory 使用64位操作系统
b, JVMMemory   减少JVMMemory的分配
c, ThreadStackSize  减小单个线程的栈大小

参考资料:

1. http://blog.krecan.net/2010/04/07/how-many-threads-a-jvm-can-handle/

2. http://www.cyberciti.biz/tips/maximum-number-of-processes-linux-26-kernel-can-handle.html

3. http://geekomatic.ch/2010/11/24/1290630420000.html

4. http://stackoverflow.com/questions/763579/how-many-threads-can-a-java-vm-support

5. http://www.iteye.com/topic/1035818

6. http://hi.baidu.com/hexiong/blog/item/16dc9e518fb10c2542a75b3c.html

7. https://listman.redhat.com/archives/phil-list/2003-August/msg00025.html

8. http://www.linuxinsight.com/proc_sys_vm_max_map_count.html

http://jzhihui.iteye.com/blog/1271122

http://sesame.iteye.com/blog/622670

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