Java虛擬機-JVM各種參數配置大全詳細

 

 

usr/local/jdk/bin/java -Dresin.home=/usr/local/resin -server -Xms1800M -Xmx1800M -Xmn300M -Xss512K -XX:PermSize=300M -XX:MaxPermSize=300M -XX:SurvivorRatio=8 -XX:MaxTenuringThreshold=5 -XX: GCTimeRatio=19 -Xnoclassgc -XX:+DisableExplicitGC -XX:+UseParNewGC -XX:+UseConcMarkSweepGC -XX:+UseCMSCompactAtFullCollection -XX:CMSFullGCsBeforeCompaction=0 -XX:-CMSParallelRemarkEnabled -XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=70 -XX:SoftRefLRUPolicyMSPerMB=0 -XX:+PrintClassHistogram -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCTimeStamps -XX:+PrintHeapAtGC -Xloggc:log/gc.log

一. 堆大小設置

1. JVM 中最大堆大小有三方面限制：相關操作系統的數據模型（32-bt還是64-bit）限制；系統的可用虛擬內存限制；系統的可用物理內存限制。32位系統 下，一般限制在1.5G~2G；64為操作系統對內存無限制。我在Windows Server 2003 系統，3.5G物理內存，JDK5.0下測試，最大可設置為1478m。
   典型設置：
   • java -Xmx3550m -Xms3550m -Xmn2g -Xss128k 
     - Xmx3550m ：設置JVM最大可用內存為3550M。
     -Xms3550m ：設置JVM促使內存為3550m。此值可以設置與-Xmx相同，以避免每次垃圾回收完成后JVM重新分配內存。
     -Xmn2g ：設置年輕代大小為2G。整個堆大小=年輕代大小 + 年老代大小 + 持久代大小 。持久代一般固定大小為64m，所以增大年輕代后，將會減小年老代大小。此值對系統性能影響較大，Sun官方推薦配置為整個堆的3/8。
     -Xss128k ： 設置每個線程的堆棧大小。JDK5.0以后每個線程堆棧大小為1M，以前每個線程堆棧大小為256K。更具應用的線程所需內存大小進行調整。在相同物理內 存下，減小這個值能生成更多的線程。但是操作系統對一個進程內的線程數還是有限制的，不能無限生成，經驗值在3000~5000左右。
   • java -Xmx3550m -Xms3550m -Xss128k -XX:NewRatio=4 -XX:SurvivorRatio=4 -XX:MaxPermSize=16m -XX:MaxTenuringThreshold=0 
     -XX:NewRatio=4 :設置年輕代（包括Eden和兩個Survivor區）與年老代的比值（除去持久代）。設置為4，則年輕代與年老代所占比值為1：4，年輕代占整個堆棧的1/5
     -XX:SurvivorRatio=4 ：設置年輕代中Eden區與Survivor區的大小比值。設置為4，則兩個Survivor區與一個Eden區的比值為2:4，一個Survivor區占整個年輕代的1/6
     -XX:MaxPermSize=16m :設置持久代大小為16m。
     -XX:MaxTenuringThreshold=0 ：設置垃圾最大年齡。如果設置為0的話，則年輕代對象不經過Survivor區，直接進入年老代 。對於年老代比較多的應用，可以提高效率。如果將此值設置為一個較大值，則年輕代對象會在Survivor區進行多次復制，這樣可以增加對象再年輕代的存活時間 ，增加在年輕代即被回收的概論。

二.回收器選擇
JVM給了三種選擇：串行收集器、並行收集器、並發收集器 ，但是串行收集器只適用於小數據量的情況，所以這里的選擇主要針對並行收集器和並發收集器。默認情況下，JDK5.0以前都是使用串行收集器，如果想使用其他收集器需要在啟動時加入相應參數。JDK5.0以后，JVM會根據當前系統配置 進行判斷。

1. 1. 吞吐量優先 的並行收集器
      如上文所述，並行收集器主要以到達一定的吞吐量為目標，適用於科學技術和后台處理等。
      典型配置 ：
      • java -Xmx3800m -Xms3800m -Xmn2g -Xss128k -XX:+UseParallelGC -XX:ParallelGCThreads=20 
        -XX:+UseParallelGC ：選擇垃圾收集器為並行收集器。 此配置僅對年輕代有效。即上述配置下，年輕代使用並發收集，而年老代仍舊使用串行收集。
        -XX:ParallelGCThreads=20 ：配置並行收集器的線程數，即：同時多少個線程一起進行垃圾回收。此值最好配置與處理器數目相等。
      • java -Xmx3550m -Xms3550m -Xmn2g -Xss128k -XX:+UseParallelGC -XX:ParallelGCThreads=20 -XX:+UseParallelOldGC
        -XX:+UseParallelOldGC ：配置年老代垃圾收集方式為並行收集。JDK6.0支持對年老代並行收集。
      • java -Xmx3550m -Xms3550m -Xmn2g -Xss128k -XX:+UseParallelGC -XX:MaxGCPauseMillis=100
        -XX:MaxGCPauseMillis=100 : 設置每次年輕代垃圾回收的最長時間，如果無法滿足此時間，JVM會自動調整年輕代大小，以滿足此值。
      • java -Xmx3550m -Xms3550m -Xmn2g -Xss128k -XX:+UseParallelGC -XX:MaxGCPauseMillis=100 -XX:+UseAdaptiveSizePolicy
        -XX:+UseAdaptiveSizePolicy ：設置此選項后，並行收集器會自動選擇年輕代區大小和相應的Survivor區比例，以達到目標系統規定的最低相應時間或者收集頻率等，此值建議使用並行收集器時，一直打開。
   2. 響應時間優先 的並發收集器
      如上文所述，並發收集器主要是保證系統的響應時間，減少垃圾收集時的停頓時間。適用於應用服務器、電信領域等。
      典型配置 ：
      • java -Xmx3550m -Xms3550m -Xmn2g -Xss128k -XX:ParallelGCThreads=20 -XX:+UseConcMarkSweepGC -XX:+UseParNewGC
        -XX:+UseConcMarkSweepGC ：設置年老代為並發收集。測試中配置這個以后，-XX:NewRatio=4的配置失效了，原因不明。所以，此時年輕代大小最好用-Xmn設置。
        -XX:+UseParNewGC :設置年輕代為並行收集。可與CMS收集同時使用。JDK5.0以上，JVM會根據系統配置自行設置，所以無需再設置此值。
      • java -Xmx3550m -Xms3550m -Xmn2g -Xss128k -XX:+UseConcMarkSweepGC -XX:CMSFullGCsBeforeCompaction=5 -XX:+UseCMSCompactAtFullCollection 
        -XX:CMSFullGCsBeforeCompaction ：由於並發收集器不對內存空間進行壓縮、整理，所以運行一段時間以后會產生“碎片”，使得運行效率降低。此值設置運行多少次GC以后對內存空間進行壓縮、整理。
        -XX:+UseCMSCompactAtFullCollection ：打開對年老代的壓縮。可能會影響性能，但是可以消除碎片

三.輔助信息
JVM提供了大量命令行參數，打印信息，供調試使用。主要有以下一些：

1. • -XX:+PrintGC
     輸出形式：[GC 118250K->113543K(130112K), 0.0094143 secs]

                     [Full GC 121376K->10414K(130112K), 0.0650971 secs]

   • -XX:+PrintGCDetails
     輸出形式：[GC [DefNew: 8614K->781K(9088K), 0.0123035 secs] 118250K->113543K(130112K), 0.0124633 secs]

                     [GC [DefNew: 8614K->8614K(9088K), 0.0000665 secs][Tenured: 112761K->10414K(121024K), 0.0433488 secs] 121376K->10414K(130112K), 0.0436268 secs]

   • -XX:+PrintGCTimeStamps -XX:+PrintGC：PrintGCTimeStamps可與上面兩個混合使用
     輸出形式：11.851: [GC 98328K->93620K(130112K), 0.0082960 secs]
   • -XX:+PrintGCApplicationConcurrentTime: 打印每次垃圾回收前，程序未中斷的執行時間。可與上面混合使用
     輸出形式：Application time: 0.5291524 seconds
   • -XX:+PrintGCApplicationStoppedTime ：打印垃圾回收期間程序暫停的時間。可與上面混合使用
     輸出形式：Total time for which application threads were stopped: 0.0468229 seconds
   • -XX:PrintHeapAtGC :打印GC前后的詳細堆棧信息
     輸出形式：
     34.702: [GC {Heap before gc invocations=7:
     def new generation   total 55296K, used 52568K [0x1ebd0000, 0x227d0000, 0x227d0000)
     eden space 49152K, 99% used [0x1ebd0000, 0x21bce430, 0x21bd0000)
     from space 6144K, 55% used [0x221d0000, 0x22527e10, 0x227d0000)
     to   space 6144K,   0% used [0x21bd0000, 0x21bd0000, 0x221d0000)
     tenured generation   total 69632K, used 2696K [0x227d0000, 0x26bd0000, 0x26bd0000)
     the space 69632K,   3% used [0x227d0000, 0x22a720f8, 0x22a72200, 0x26bd0000)
     compacting perm gen total 8192K, used 2898K [0x26bd0000, 0x273d0000, 0x2abd0000)
        the space 8192K, 35% used [0x26bd0000, 0x26ea4ba8, 0x26ea4c00, 0x273d0000)
         ro space 8192K, 66% used [0x2abd0000, 0x2b12bcc0, 0x2b12be00, 0x2b3d0000)
         rw space 12288K, 46% used [0x2b3d0000, 0x2b972060, 0x2b972200, 0x2bfd0000)
     34.735: [DefNew: 52568K->3433K(55296K), 0.0072126 secs] 55264K->6615K(124928K)Heap after gc invocations=8:
     def new generation   total 55296K, used 3433K [0x1ebd0000, 0x227d0000, 0x227d0000)
     eden space 49152K,   0% used [0x1ebd0000, 0x1ebd0000, 0x21bd0000)
     from space 6144K, 55% used [0x21bd0000, 0x21f2a5e8, 0x221d0000)
     to   space 6144K,   0% used [0x221d0000, 0x221d0000, 0x227d0000)
     tenured generation   total 69632K, used 3182K [0x227d0000, 0x26bd0000, 0x26bd0000)
     the space 69632K,   4% used [0x227d0000, 0x22aeb958, 0x22aeba00, 0x26bd0000)
     compacting perm gen total 8192K, used 2898K [0x26bd0000, 0x273d0000, 0x2abd0000)
        the space 8192K, 35% used [0x26bd0000, 0x26ea4ba8, 0x26ea4c00, 0x273d0000)
         ro space 8192K, 66% used [0x2abd0000, 0x2b12bcc0, 0x2b12be00, 0x2b3d0000)
         rw space 12288K, 46% used [0x2b3d0000, 0x2b972060, 0x2b972200, 0x2bfd0000)
     }
     , 0.0757599 secs]
   • -Xloggc:filename :與上面幾個配合使用，把相關日志信息記錄到文件以便分析。

四.常見配置匯總

1. 1. 堆設置
      • -Xms :初始堆大小
      • -Xmx :最大堆大小
      • -XX:NewSize=n :設置年輕代大小
      • -XX:NewRatio=n: 設置年輕代和年老代的比值。如:為3，表示年輕代與年老代比值為1：3，年輕代占整個年輕代年老代和的1/4
      • -XX:SurvivorRatio=n :年輕代中Eden區與兩個Survivor區的比值。注意Survivor區有兩個。如：3，表示Eden：Survivor=3：2，一個Survivor區占整個年輕代的1/5
      • -XX:MaxPermSize=n :設置持久代大小
   2. 收集器設置
      • -XX:+UseSerialGC :設置串行收集器
      • -XX:+UseParallelGC :設置並行收集器
      • -XX:+UseParalledlOldGC :設置並行年老代收集器
      • -XX:+UseConcMarkSweepGC :設置並發收集器
   3. 垃圾回收統計信息
      • -XX:+PrintGC
      • -XX:+PrintGCDetails
      • -XX:+PrintGCTimeStamps
      • -Xloggc:filename
   4. 並行收集器設置
      • -XX:ParallelGCThreads=n :設置並行收集器收集時使用的CPU數。並行收集線程數。
      • -XX:MaxGCPauseMillis=n :設置並行收集最大暫停時間
      • -XX:GCTimeRatio=n :設置垃圾回收時間占程序運行時間的百分比。公式為1/(1+n)
   5. 並發收集器設置
      • -XX:+CMSIncrementalMode :設置為增量模式。適用於單CPU情況。
      • -XX:ParallelGCThreads=n :設置並發收集器年輕代收集方式為並行收集時，使用的CPU數。並行收集線程數。

五、調優總結

1. 年輕代大小選擇
   • 響應時間優先的應用 ：盡可能設大，直到接近系統的最低響應時間限制 （根據實際情況選擇）。在此種情況下，年輕代收集發生的頻率也是最小的。同時，減少到達年老代的對象。
   • 吞吐量優先的應用 ：盡可能的設置大，可能到達Gbit的程度。因為對響應時間沒有要求，垃圾收集可以並行進行，一般適合8CPU以上的應用。
2. 年老代大小選擇
   • 響應時間優先的應用 ：年老代使用並發收集器，所以其大小需要小心設置，一般要考慮並發會話率 和會話持續時間等一些參數。如果堆設置小了，可以會造成內存碎片、高回收頻率以及應用暫停而使用傳統的標記清除方式；如果堆大了，則需要較長的收集時間。最優化的方案，一般需要參考以下數據獲得：
     • 並發垃圾收集信息
     • 持久代並發收集次數
     • 傳統GC信息
     • 花在年輕代和年老代回收上的時間比例
     減少年輕代和年老代花費的時間，一般會提高應用的效率
   • 吞吐量優先的應用 ：一般吞吐量優先的應用都有一個很大的年輕代和一個較小的年老代。原因是，這樣可以盡可能回收掉大部分短期對象，減少中期的對象，而年老代盡存放長期存活對象。
3. 較小堆引起的碎片問題
   因為年老代的並發收集器使用標記、清除算法，所以不會對堆進行壓縮。當收集器回 收時，他會把相鄰的空間進行合並，這樣可以分配給較大的對象。但是，當堆空間較小時，運行一段時間以后，就會出現“碎片”，如果並發收集器找不到足夠的空 間，那么並發收集器將會停止，然后使用傳統的標記、清除方式進行回收。如果出現“碎片”，可能需要進行如下配置：
   • -XX:+UseCMSCompactAtFullCollection ：使用並發收集器時，開啟對年老代的壓縮。
   • -XX:CMSFullGCsBeforeCompaction=0 ：上面配置開啟的情況下，這里設置多少次Full GC后，對年老代進行壓縮

   
jvm參數配置

a: -Xmx<n>                       

指定 jvm 的最大 heap 大小 , 如 :-Xmx=2g

b: -Xms<n>                       

指定 jvm 的最小 heap 大小 , 如 :-Xms=2g ， 高並發應用， 建議和-Xmx一樣， 防止因為內存收縮／突然增大帶來的性能影響。

c: -Xmn<n>                       

指定 jvm 中 New Generation 的大小 , 如 :-Xmn256m。 這個參數很影響性能， 如果你的程序需要比較多的臨時內存， 建議設置到512M， 如果用的少， 盡量降低這個數值， 一般來說128／256足以使用了。

d: -XX:PermSize=<n>

指定 jvm 中 Perm Generation 的最小值 , 如 :-XX:PermSize=32m。 這個參數需要看你的實際情況，。 可以通過jmap 命令看看到底需要多少。

e: -XX:MaxPermSize=<n>           

指定 Perm Generation 的最大值 , 如 :-XX:MaxPermSize=64m

f: -Xss<n>                       

指定線程桟大小 , 如 :-Xss128k， 一般來說，webx框架下的應用需要256K。 如果你的程序有大規模的遞歸行為， 請考慮設置到512K／1M。 這個需要全面的測試才能知道。 不過， 256K已經很大了。 這個參數對性能的影響比較大的。

g: -XX:NewRatio=<n>

指定 jvm 中 Old Generation heap size 與 New Generation 的比例 , 在使用 CMS GC 的情況下此參數失效 , 如 :-XX:NewRatio=2

h: -XX:SurvivorRatio=<n>

指定 New Generation 中 Eden Space 與一個 Survivor Space 的 heap size 比例 ,-XX:SurvivorRatio=8, 那么在總共 New Generation 為 10m 的情況下 ,Eden Space 為 8m

i: -XX:MinHeapFreeRatio=<n>

指定 jvm heap 在使用率小於 n 的情況下 ,heap 進行收縮 ,Xmx==Xms 的情況下無效 , 如 :-XX:MinHeapFreeRatio=30

j: -XX:MaxHeapFreeRatio=<n>

指定 jvm heap 在使用率大於 n 的情況下 ,heap 進行擴張 ,Xmx==Xms 的情況下無效 , 如 :-XX:MaxHeapFreeRatio=70

k: -XX:LargePageSizeInBytes=<n>

指定 Java heap 的分頁頁面大小 , 如 :-XX:LargePageSizeInBytes=128m

2: garbage collector

a: -XX:+UseParallelGC

指定在 New Generation 使用 parallel collector, 並行收集 , 暫停 app threads, 同時啟動多個垃圾回收 thread, 不能和 CMS gc 一起使用 . 系統噸吐量優先 , 但是會有較長長時間的 app pause, 后台系統任務可以使用此 gc

b: -XX:ParallelGCThreads=<n>

指定 parallel collection 時啟動的 thread 個數 , 默認是物理 processor 的個數 ,

c: -XX:+UseParallelOldGC

指定在 Old Generation 使用 parallel collector

d: -XX:+UseParNewGC

指定在 New Generation 使用 parallel collector, 是 UseParallelGC 的 gc 的升級版本 , 有更好的性能或者優點 , 可以和 CMS gc 一起使用

e: -XX:+CMSParallelRemarkEnabled

在使用 UseParNewGC 的情況下 , 盡量減少 mark 的時間

f: -XX:+UseConcMarkSweepGC

指定在 Old Generation 使用 concurrent cmark sweep gc,gc thread 和 app thread 並行 ( 在 init-mark 和 remark 時 pause app thread). app pause 時間較短 , 適合交互性強的系統 , 如 web server

g: -XX:+UseCMSCompactAtFullCollection

在使用 concurrent gc 的情況下 , 防止 memory fragmention, 對 live object 進行整理 , 使 memory 碎片減少

h: -XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=<n>

指示在 old generation 在使用了 n% 的比例后 , 啟動 concurrent collector, 默認值是 68, 如 :-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=70

有個 bug, 在低版本(1.5.09 and early)的 jvm 上出現 , http://bugs.sun.com/bugdatabase/view_bug.do?bug_id=6486089

i: -XX:+UseCMSInitiatingOccupancyOnly

指示只有在 old generation 在使用了初始化的比例后 concurrent collector 啟動收集

3:others

a: -XX:MaxTenuringThreshold=<n>

指定一個 object 在經歷了 n 次 young gc 后轉移到 old generation 區 , 在 linux64 的 java6 下默認值是 15, 此參數對於 throughput collector 無效 , 如 :-XX:MaxTenuringThreshold=31

b: -XX:+DisableExplicitGC

禁止 Java 程序中的 full gc, 如 System.gc() 的調用. 最好加上么， 防止程序在代碼里誤用了。對性能造成沖擊。

c: -XX:+UseFastAccessorMethods

get,set 方法轉成本地代碼

d: -XX:+PrintGCDetails

打應垃圾收集的情況如 :

[GC 15610.466: [ParNew: 229689K->20221K(235968K), 0.0194460 secs] 1159829K->953935K(2070976K), 0.0196420 secs]

e: -XX:+PrintGCTimeStamps

打應垃圾收集的時間情況 , 如 :

[Times: user=0.09 sys=0.00, real=0.02 secs]

f: -XX:+PrintGCApplicationStoppedTime

打應垃圾收集時 , 系統的停頓時間 , 如 :

Total time for which application threads were stopped: 0.0225920 seconds

4: a web server product sample and process

JAVA_OPTS=" -server -Xmx2g -Xms2g -Xmn256m -XX:PermSize=128m -Xss256k -XX:+DisableExplicitGC -XX:+UseConcMarkSweepGC -XX:+UseParNewGC -XX:+CMSParallelRemarkEnabled -XX:+UseCMSCompactAtFullCollection -XX:LargePageSizeInBytes=128m -XX:+UseFastAccessorMethods -XX:+UseCMSInitiatingOccupancyOnly -XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=70 "

最初的時候我們用 UseParallelGC 和 UseParallelOldGC,heap 開了 3G,NewRatio 設成 1. 這樣的配置下 young gc 發生頻率約 12,3 妙一次 , 平均每次花費 80ms 左右 ,full gc 發生的頻率極低 , 每次消耗 1s 左右 . 從所有 gc 消耗系統時間看 , 系統使用率還是滿高的 , 但是不論是 young gc 還是 old gc,applicaton thread pause 的時間比較長 , 不合適 web 應用 . 我們也調小 New Generation 的 , 但是這樣會使 full gc 時間加長 .

后來我們就用 CMS gc(-XX:+UseConcMarkSweepGC), 當時的總 heap 還是 3g, 新生代 1.5g 后 , 觀察不是很理想 , 改為 jvm heap 為 2g 新生代設置 -Xmn1g, 在這樣的情況下 young gc 發生的頻率變成 ,7,8 妙一次 , 平均每次時間 40~50 毫秒左右 ,CMS gc 很少發生 , 每次時間在 init-mark 和 remark(two steps stop all app thread) 總共平均花費 80~90ms 左右 .

在這里我們曾經 New Generation 調大到 1400m, 總共 2g 的 jvm heap, 平均每次 ygc 花費時間 60~70ms 左右 ,CMS gc 的 init-mark 和 remark 之和平均在 50ms 左右 , 這里我們意識到錯誤的方向 , 或者說 CMS 的作用 , 所以進行了修改

最后我們調小 New Generation 為 256m,young gc 2,3 秒發生一次 , 平均停頓時間在 25 毫秒左右 ,CMS gc 的 init-mark 和 remark 之和平均在 50ms 左右 , 這樣使系統比較平滑 , 經壓力測試 , 這個配置下系統性能是比較高的

在使用 CMS gc 的時候他有兩種觸發 gc 的方式 :gc 估算觸發和 heap 占用觸發 . 我們的 1.5.0.09 環境下有次 old 區 heap 占用再 30% 左右 , 她就頻繁 gc, 個人感覺系統估算觸發這種方式不靠譜 , 還是用 heap 使用比率觸發比較穩妥 .

這些數據都來自 64 位測試機 , 過程中的數據都是我在 jboss log 找的 , 當時沒有記下來 , 可能存在一點點偏差 , 但不會很大 , 基本過程就是這樣 .

5: 總結

web server 作為交互性要求較高的應用 , 我們應該使用 Parallel+CMS,UseParNewGC 這個在 jdk6 -server 上是默認的 ,new generation gc, 新生代不能太大 , 這樣每次 pause 會短一些 .CMS mark-sweep generation 可以大一些 , 可以根據 pause time 實際情況控制