visualvm工具远程对linux服务器上的JVM虚拟机进行监控与调优

2021/03/25 19:42
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文/朱季谦

 

最近在做了一些JVM监控与调优的事情,算是第一次实践,还比较陌生,故而先把这一次经验简单记下笔记,这样,对后面学习调优方面时,不至于又想不起来了。
本文档主要总结在window本地环境远程对linux服务断的JVM虚拟机进行监控与调优的方法。

visualvm工具是JDK自带的,在java安装目录下可以找到:C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_77\bin

打开visualvm工具,右击远程,添加远程主机——

在弹出框上的主机名处,填写需要连接的服务器IP——

添加成功后,右边框就出现了以下图标——

这时,右击“42.194.xx.xx”,会看到,有两种远程连接方式,一个是JMX,一个是jstatd。

这里主要分享是以jstatd模式。在以jstatd模式连接前,需要在监控的远程服务端启动jstatd,启动步骤如下——

  1. 找到服务端jdk的bin目录,新建jstatd.all.policy文件

    [root@VM-16-4-centos bin]# whereis java
    java: /usr/bin/java 
    [root@VM-16-4-centos bin]# cd /usr/bin/
    [root@VM-16-4-centos bin]# vim jstatd.all.policy

    将以下内容复制到jstatd.all.policy文件里——

    grant codebase "file:${java.home}/../lib/tools.jar" {
      permission java.security.AllPermission;
    };

    保存,设置权限——

    [root@VM-16-4-centos bin]# chmod 777 jstatd.all.policy

    设置成功——

  2. 在监控的远程服务端启动jstatd

    执行 jstatd -J-Djava.security.policy=jstatd.all.policy -J-Djava.rmi.server.hostname=42.194.xxx.xx &

    注:42.194.xxx.xx 是我个人腾讯云机器IP。

    [root@VM-16-4-centos bin]#  jstatd -J-Djava.security.policy=jstatd.all.policy -J-Djava.rmi.server.hostname=42.194.xxx.xx &
    [1] 52056

    这时,观察visualvm工具右边栏菜单,可以看到远程连接的服务端已经自动连接上jstatd,这就意味着,可以在本地通过远程jstatd来监控开发服务器上的jvm信息了,从而进行jvm调优监控等操作。

    点击其中一个进程biz-0.0.1-SNZPSHOT.jar,就可以进入到对应的监控台——

    visualvm控制台有概述、监视、抽样器等菜单,同时,可以装入插件扩展功能——

    • 概述

    可以看到jvm参数、系统属性、jdk版本与安装路径等信息;

    设置的jvm参数,这里新生代分配了最小堆空间是256m,最大堆空间是256m,新生代128m,元空间是128m,堆=新生代+老年代,不包括永久代(方法区),这就意味着,这配置当中的老年代=256m。

    -Xms256M -Xmx256M -Xmn128M -XX:PermSize=128M -XX:MaxPermSize=256M

    这些都是指定JVM参数运行对应的jar进程,除此之外,还有其他参数可做设置。

    • 监视

    监控模块可以实时看到进程所在的堆、元空间、类及线程的报表数据监控,其中,堆和元空间的报表对调优可以起到很有用的帮助。

除了visualvm自带的功能外,我们需要装入一个实时监控GC的插件visualgc,这个插件很方便对JVM做监控与调优。

考虑到visualgc插件通过官网下载很慢,我已经保存在网盘当中,可直接通过网盘进行下载——

链接:https://pan.baidu.com/s/17TSf0ZdFtMdfog6xzbj3ZQ 提取码:el6c

插件装载方式,右击工具栏,选择插件——

弹出框后,点“已下载”按钮,再点击“添加插件”将需要安装的visualgc插件添加进来——

安装成功后,重启一下visualvm,就可以看到菜单栏上多出一个Visual GC插件——

Visual gc 工具分成布局分成三部分,可在右上角对应方框里勾选【Space】【Graphs】【Histogram】,它们各自的作用——

  • 可视化GC窗口(space)

  • 图形统计窗口(Graphs)

  • 幸存者年龄直方图窗口(Histogram)

下面分别介绍各自窗口与其显示的数字表示——

  1. 可视化GC窗口(space)

    VisualGC窗口是最左的窗口,分成三条垂直柱体,在JDK1.8版本中,分别代表metaSpace元空间、Old老年代、新生代,其中新生代又划分成 Eden 区, S0 区, S1区三部分。柱体里颜色部分代表占用的空间,空白部分表示剩余空间。监控项目的堆进程时,这些代表颜色的地方都是动态变化的。

  2. 图形统计窗口(Graphs)

    图形窗口显示各种统计值随时间的变化。

    一、Compile Time

    显示将Java字节代码编译为本机代码所花费的时间量。窄脉冲表示持续时间相对较短,宽脉冲表示持续时间较长。

    • 编译任务的数量5508;

    • 累计编译时间27.721s。

    二、Class Loader Time

    此面板显示在类加载和卸载活动中花费的时间量。窄脉冲表示持续时间相对较短,宽脉冲表示持续时间较长。

    • 加载的类数量:11337;

    • 卸载的类的数量:0

    • 累计的类加载时间:15.589s

    三、GC Time

    此面板显示垃圾收集活动所花费的时间量。窄脉冲表示持续时间相对较短,宽脉冲表示持续时间较长。

    • 执行GC垃圾回收总次数:9次(9 collections代表自监视以来执行9次GC,其中,包括新生代的Minor GC和老年代的Full Gc)

    • 累计的GC时间:888.929ms;

    • 若JVM维护hotspot.gc.cause和hotspot.gc.last_cause计数器,则gc事件的原因将出现在last Cause中;

    四、Eden Space

    此面板显示Eden空间随时间的利用情况。它是年轻代的三个空间之一,另外两个分别是S0、S1。空间的当前容量可以根据收集器策略动态更改,即通过修改--Xmn参数,会改变其大小。

    标题栏第一个参数代表最大容量,第二个参数代表当前容量,后跟当前占用空间。此外,还包含了年轻代GC事件数量和GC累计时间。

    • Eden Space最大可分配空间:102.500M;

    • Eden Space当前已分配空间:102.500M;

    • Eden Space当前占用空间:54.523M(当积累的占用空间超过102.500M,就会在Eden Space发生一次Minor GC)

    • Minor GC次数:6次

    • Minor GC花费时间:286.621ms

    五、Survivor 0 and Survivor 1

    HotSpot JVM把年轻代分为了三部分:1个Eden区和2个Survivor区(分别叫from和to),默认大小比例为Eden:Survivor0:Survivor1=8:1:1的。 新创建的非大对象,会存放在Eden区和一个作为from的Survivor区,当发生一次Minor GC时,就会将Eden区和作为from的Survivor区内仍存活的对象,复制到另一个作为to的Survivor区,然后清理掉原来Eden区和作为from的Survivor区内对象。因此,S0 和 S1 之间至少有一个肯定是空闲的。

    • Survivor 0区最大分配容量:12.750M;

    • Survivor 0区当前已分配容量:12.750M;

    • Survivor 0区当前占用容量:0M;

    五、Old Gen

    面板显示老年代随着时间推移的利用情况。

    • Old Gen 最大分配空间128M;

    • Old Gen 已分配空间128M;

    • Old Gen 当前占用空间38.06M;

    • Old Gen 发生的GC次数:3次;

    • Old Gen 发生的GC花费时间:602.309ms;

    六、Perm Gen

    标题栏在括号中显示空间的名称及其最大容量和当前容量,后跟空间的当前占用大小。

    visual VM工具的相关功能使用主要就介绍那么多,下面就介绍一下入门调优的案例,小白都能看懂的。

    假如某天你观察到使用visual VM工具的Visual GC插件观察到以下的图表——新生代Eden区已经发生了8168次Minor GC,耗时39.754s,另外老年代也发生了24次GC,耗时5.124s。可见,该JVM参数设置得极不合理,导致已经过于频繁发生Minor GC。

那么,我们该如何调优进行设置呢?

JVM调优无外乎就是对相关参数进行设置,这里,我们先做一些最简单的参数,好让小白也能理解,那么,就暂时先对-Xms、-Xmx、-Xmn参数设置。

截图中,可以看到新生代中的Eden区频繁发生Minor GC,原因之一是分配的空间过小,目前是204.875M,导致当前占用空间经常超过204.875M,进而发生GC。若要分析是哪些代码频繁创建对象,还得进一步通过dump等方式进行分析,这里暂时不展开。

解决该Eden区其中一个思路是,提升分配给Eden区的大小。

那么,多大才比较合适呢?

这时,Visual VM的监视栏中的堆监控就派上用场了。可以观察到蓝色模块高度比较均衡地对应在纵坐标240MB的样子,也就是说,新创建的对象其占有的大小达到近300MB,而Eden Space+其中一个Survivor才230MB,可见,每次新创建的对象很容易就超过新生代,这就意味着,频繁发生Minor GC是必然的,从图的横坐标可以看出,每30ms内,就发生了2到3次的Minor GC。

为了避免Eden区频繁发生Minor GC,根据堆监控图表,可以考虑在设置JVM参数时,适当提升分配给Eden的空间,至少需要在240MB以上,可以考虑先设置到300MB的样子,看下效果,当然,这是在项目比较平稳运行的情况下来看的,实际生产当中,还需要考虑到高峰时期。

就暂且先设置Eden区为320MB,考虑到Eden:Survivor0:Survivor1=8:1:1比例,也就是8:2,若要分配Eden=320M,那么,可以根据8/2=320/x算出来,x=80,这里的x就是两个Survivor总大小,即每个Survivor分配40MB,那么,年轻代总共需要分配的大小为(320M+80M)=400M,即-Xmn400m

再来看下老年代,目前老年代发生了24次GC,最大分配空间是256MB,当前最小分配空间是71.48M,可见,还可以适当进行优化。

一般而言,最大分配空间与最小分配空间最好保持一致,这样避免每次空间不够时都需自动提升当前分配大小。

可以暂且考虑最大分配空间与当前分配空间都保持在256M,而根据堆=新生代+老年代,不包括永久代(方法区)。在新生代已经分配300MB情况下,若要让老年代最大与最小分配空间都为256MB,那么,就需要对JVM堆分配400M+256M=656M的空间大小,即设置-Xms656M、-Xmx656M;

元空间暂且可以不考虑进行分配。

根据以上得出的参数,进行设置,然后以设置好的参数进行项目重启,根据新一轮图表展示,继续进行参数优化,循环调试,直到新生代和老年代的GC频率都保持一个比较平衡的水准。

以上,就是主要介绍了JVM监控与调优工具,同时,简单说明了一下如何进行参数调优,实际上,还需调试更多JVM相关参数,才能达到优化效果,至于其他的JVM参数调试,本文暂且不展开介绍了。

最后,需要注意一点,本地环境使用jstatd模式远程连接线上服务端的JVM时,是不能在本地获取到堆栈信息的,可以手动生成dump文件来分析出现异常的堆栈信息。

一、设置参数在异常发生时自动生成dump文件。

  • -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError 表示当JVM发生OOM时,自动生成DUMP文件。

  • -XX:HeapDumpPath=存储文件/目录 表示生成DUMP文件的路径

二、手动生成dump分析文件

执行jmap -dump:format=b,file=20210321.dump 7132,其中7132是对应项目的进程PID。

将获取到的dump文件手动导入到Visual VM工具,就可以分析哪些对象占用内存高了,往往可以分析出哪些对象造成了内存泄露问题。



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