ZGC簡介
本次調研目標選取的是jdk11(long-term support)下首次亮相的zgc。
zgc介紹簡單翻譯了zgc main page：ZGC簡介
另外參考hotspot garbage collector team介紹zgc用的ppt：https://archive.fosdem.org/2018/schedule/event/zgc/attachments/slides/2211/export/events/attachments/zgc/slides/2211/ZGC_FOSDEM_2018.pdf
ZGC關鍵字
- region base：區別於G1，zgc支持動態決定region大小，region size schema：small(2m)、medium(32m)、large(2*n m)
- load barrier and color pointer：是zgc在回收的大部分步驟都能並發的原因 (跟其他垃圾回收器的store barrier有點區別，待深入)
- 10ms：STW只遍歷GC root，因此不會隨着heap變大而變慢，這也是為什么STW能維持在10ms以內的原因
- 64位指針：使用64位指針未使用的bit位來記錄元數據，因此不支持指針壓縮，不支持32位平台。目前，42位用於存儲對象地址，4位存gc過程元數據，18位未開發
ZGC gc策略及回收過程相關參數(詳細見：ZGC gc策略及回收過程-源碼分析)：
-XX:ZCollectionInterval
固定時間間隔進行gc，默認值為0。
-XX:ZAllocationSpikeTolerance
內存分配速率預估的一個修正因子，默認值為2。一般不需要更改
-XX:ZProactive
是否啟用主動回收策略，默認值為true。一般建議開啟
其他參數分析
本文僅對ZGC相關的參數進行分析，jdk相關參數不在本次研究范圍
1、激活ZGC： -XX:UseZGC
2、配置並發線程數：-XX:ConcGCThreads=<number>
並發線程數，並發線程數太多會導致占用太多cpu時間分片，太少會導致回收速度跟不上垃圾生產速度。如果系統追求的是低時延，盡量不要讓系統超負荷工作，cpu使用率盡量控制在70%以下
3、返還未使用的內存給OS：-XX:ZUncommit
這里指的是設置了xms和xmx且xmx>xms的情況，zgc默認會返回未使用的內存給操作系統，對於內存水位是重要指標的系統，返回未使用內存可以更好的觀察內存使用情況。但如果要禁用這個功能，可以使用：-XX:-ZUncommit 。但無論使用哪種策略，jvm不會uncommit unused memery導致堆大小小於xms。這也意味着如果配置xms=xmx，該特性會被隱式禁用
4、啟用Large Pages：-XX:+UseLargePages -XX:ZPath
Large Pages在Linux稱為Huge Pages，配置zgc使用Huge Pages可以獲得更好的性能（吞吐量、延遲、啟動時間），並且基本沒有缺點，除了配置稍微復雜一點。配置Huge Pages大小，需要注意JVM除了堆以外其他需要使用到的內存也得算進去，一般配合ZPath使用。配置方法可以見：ZGC簡介里的Enbling Large Page
5、啟用NUMA Support：-XX:UseNUMA
zgc默認開啟NUMA支持，意味着在分配堆內存時，會盡量使用NUMA-local的內存（比跨die訪問快3倍）。但當jvm發現程序使用的只是cpu的一個子集（限定使用），則會自動禁用該特性。一般不需要關注這個特性
6、啟用Transparent Huge Page(THP)
一般不建議在對延時敏感的系統下使用，THP一個使管理Huge Pages自動化的抽象層。
7、Relocate時，會根據當前region是否碎片化已大於ZFragmentationLimit，是則回收region，relocate至current candidate relocation set。
-XX:ZFragmentationLimit，默認值25
8、設置打印ZStat統計數據(cpu、內存等log)的間隔 -XX:ZStatisticsInterval
ZGC的不足
目前zgc還是被標記為實驗性質的，說明還不夠成熟，vm參數范圍不斷在調整。實驗性質就是說ZGC在一些大內存的場景中表現了良好的性能，同時也說明ZGC還有一些不足，主要有：
- ZGC僅實現了單代內存管理，也就是說沒有考慮熱點數據與冷數據，這個在商業的C4已經支持。據說Auzl實現的分代內存管理器比沒有分代的內存管理器效率高10倍（並沒有找到相關的資料文獻），也就是說ZGC還有巨大的進步空間；
- C2的支持還不夠完善；
- 不支持Graal， HDSB等功能。
Deprecated
1.Deprecated in jdk12
-XX:ZConcurrentStringTable
-XX:ZConcurrentVMWeakHandles
-XX:ZMarkStacksMax
-XX:ZWeakRoots
-XX:ZOptimizeLoadBarriers
-XX:ZStallOnOutOfMemory
-XX:ZSymbolTableUnloading
2.Deprecated in jdk13
-XX:ZUnmapBadViews
其他
-XX:ZMarkStackSpaceLimit(jdk12才有的參數):Maximum number of bytes allocated for mark stacks
-XX:ZUncommit(jdk13才有的參數)：Uncommit unused memory
-XX:ZUncommitDelay (jdk13才有的參數)：Uncommit memory if it has been unused for the specified amount of time (in seconds)
資料與工具
jdk jvm參數查詢工具：https://chriswhocodes.com
jdk jvm參數查詢官網：https://www.oracle.com/java/technologies/javase/vmoptions-jsp.html
jdk11 源碼：https://download.java.net/openjdk/jdk11/ri/openjdk-11+28_src.zip
ZGC與G1一樣都是region-base的垃圾回收器，G1 Paper： https://www.researchgate.net/publication/221032945_Garbage-First_garbage_collection
ZGC的實現參考了C4算法，Azul C4 Paper：https://www.azul.com/files/c4_paper_acm1.pdf
ZGC相關的書：《ZGC的設計與實現》
ZGC簡介：https://wiki.openjdk.java.net/display/zgc/Main
R大博客：https://www.iteye.com/blog/rednaxelafx-362738
jvm調優參考了江南白衣的博客：http://calvin1978.blogcn.com/articles/jvmoption-7.html
其他參考資料：
什么是NUMA架構：http://cenalulu.github.io/linux/numa/
huge pages：https://www.kernel.org/doc/html/latest/admin-guide/mm/hugetlbpage.html
linux memery commit: http://linuxperf.com/?p=102
Memery Barrier：https://mechanical-sympathy.blogspot.com/2011/07/memory-barriersfences.html
什么是JEP、JSR、JLS：https://stackoverflow.com/questions/51282326/what-is-the-difference-or-relation-between-jls-jsr-and-jep