先說結論：通過優化Xms，改為和Xmx一致，使系統的超時率降了四分之三
1. 背景
一個同事說他負責的服務在一次上線之后超時率增加了一倍
2. 分析
2.1 機器的監控
首先找了一臺機器，看了監控
上線后最明顯的變化就是CPU使用率變高了
2.2 上線改動點
上線只加了簡單的判斷條件，按理不應該導致CPU變高成這樣
2.3 CPU使用率隨時間變低
又發現了一個奇怪的現象是，在沒有上線的情況下，CPU使用率突然降低了，然后就一直保持著很低的狀態
CPU降低之后，超時率也有所降低，現在大概能理解超時是和CPU使用率有關的，可能存在CPU瓶頸
2.4 依賴的服務
既然在沒有上線的情況下，CPU使用率會降低，肯定有什么因素影響，猜測可能是依賴的服務，但依賴的服務太多，也沒辦法一個一個去看，哪個呼叫有問題
2.5 CPU和上線的關系
于是還是想在CPU使用率上找找問題，因為是上線導致的CPU使用率變高，所以看了其他上線時間的CPU使用率
還是有點思路了，發現大部分上線之后CPU使用率是會變高，部分沒有（后面知道，因為有的上線本身就是優化，所以CPU使用率也會變低）
2.6 CPU和記憶體的關系
之前一直在關心CPU，突然看見了記憶體的使用率，一下就明白的問題所在，從下面這張圖可以看出，CPU使用率和記憶體使用率是成反比的
使用Java的都應該清楚，記憶體不夠的時候，就會STW，然后去啟動GC執行緒去GC，而且一般情況GC執行緒數和CPU核數是一致的，這個服務也是如此，此時CPU使用率必然是會變高的
上面3月6號CPU突然下降的原因也是因為記憶體使用變高了，這是在沒有上線的情況下
2.7 記憶體和JVM引數
可以看到上面的圖中，CPU使用率高的時候，記憶體占用只有20%左右，為什么空這這么多記憶體不用呢？看下JVM引數
-Xmx16g -Xms4g -Xss1024K -XX:SurvivorRatio=8 -XX:MaxTenuringThreshold=10 -XX:MetaspaceSize=512m -XX:+UseG1GC -XX:MaxGCPauseMillis=200 -XX:ParallelGCThreads=8 -XX:ConcGCThreads=8 -XX:G1HeapRegionSize=16m -XX:-OmitStackTraceInFastThrow
Xms配的是4G，也就是說JVM在啟動時只會申請4G記憶體，當記憶體不足時，先會GC，當GC釋放的記憶體還不夠時，才會去申請更大的記憶體
這樣的策略一般是為了節省記憶體，但目前主流的都是容器，節省下來的記憶體也不會給別的服務利用，所以我們這可以直接把Xms改為16G
改完之后立即得到了很好的效果，超時率降了四分之三，不過后續因為記憶體使用率變高，超過了閾值，所以又把Xmx和Xms調整為14G，這個問題可以參考我之前的文章一次Java服務記憶體過高的分析程序
3. 總結
- Xms配置過小，JVM啟動時記憶體不足導致GC執行緒占用過多CPU
- CPU不足時，超時率增加，CPU充足時，超時率降低
- Xms配置和Xmx一樣，超時率降低
4. Xms和Xmx
這兩個引數使用Java的都比較了解
Xmx: JVM的最大堆記憶體
Xms: JVM的初始堆記憶體
4.2 不一致的壞處
- 堆記憶體不夠時更頻繁的觸發GC
- 當GC完之后記憶體也不夠時，向系統申請記憶體，會花費更多的時間
4.2 改為一致的好處
為了避免在生產環境由于heap記憶體擴大或縮小導致應用停頓，降低延遲，同時避免每次垃圾回收完成后JVM重新分配記憶體，所以，-Xmx和-Xms一般都是設定相等的
在生產環境中把Xms和Xmx設為相同值也是Oracle官方推薦
5. 感想
這個配置從機器上線跑了兩年一直如此，大部分時間性能沒被充分利用，現在有二十臺機器都是以這樣一種低性能模式跑了這么久，這絕對是一種浪費
在第三篇參考文章中，有個人的評論正好和我相反，他認為一開始將Xms和Xmx設定為一樣，而實際沒用那么多，其實也是一種浪費，不過這是18年前的文章，那時容器沒有興起，服務都在一個物理機上面共享記憶體，會是有這種問題的
在容器中，節省的記憶體別的服務也利用不了，所以Xms最后設定和Xmx一致，但是容器也是可能造成浪費的，比如上面我把Xmx和Xms從16G改為14G，從監控上來看耗時和超時率下降了一點，也就是把這個容器的記憶體往下調一點也是可以接受的，具體調到多少合適也不太確定
不過這種優化很沒有必要，記憶體是很便宜的，而且適量冗余一些性能也可以理解
既然這么多好處，為什么Oracle不默認把Xms和Xmx設定為一致呢，我覺得可能是目前還是有大部分Java應用都不是容器環境，全域考慮，沒有這樣做，或許后續Java會判斷是否是容器環境來自動設定Xms
參考
[1] JVM的Xms和Xmx引數設定為相同值有什么好處？
[2] Is there any advantage in setting Xms and Xmx to the same value?
[3] large difference between -Xms and -Xmx values in jvm
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標籤：Java
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