ZGC深入学习

ZGC简介

本次调研目标选取的是jdk11(long-term support)下首次亮相的zgc。

zgc介绍简单翻译了zgc main page：ZGC简介

另外参考hotspot garbage collector team介绍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关键字

region base：区别于G1，zgc支持动态决定region大小，region size schema：small(2m)、medium(32m)、large(2*n m)
load barrier and color pointer：是zgc在回收的大部分步骤都能并发的原因 (跟其他垃圾回收器的store barrier有点区别，待深入)
10ms：STW只遍历GC root，因此不会随着heap变大而变慢，这也是为什么STW能维持在10ms以内的原因
64位指针：使用64位指针未使用的bit位来记录元数据，因此不支持指针压缩，不支持32位平台。目前，42位用于存储对象地址，4位存gc过程元数据，18位未开发

ZGC gc策略及回收过程相关参数(详细见：ZGC gc策略及回收过程-源码分析)：

-XX:ZCollectionInterval

固定时间间隔进行gc，默认值为0。

-XX:ZAllocationSpikeTolerance

内存分配速率预估的一个修正因子，默认值为2。一般不需要更改

-XX:ZProactive

是否启用主动回收策略，默认值为true。一般建议开启

其他参数分析

本文仅对ZGC相关的参数进行分析，jdk相关参数不在本次研究范围

1、激活ZGC： -XX:UseZGC

2、配置并发线程数：-XX:ConcGCThreads=<number>

并发线程数，并发线程数太多会导致占用太多cpu时间分片，太少会导致回收速度跟不上垃圾生产速度。如果系统追求的是低时延，尽量不要让系统超负荷工作，cpu使用率尽量控制在70%以下

3、返还未使用的内存给OS：-XX:ZUncommit

这里指的是设置了xms和xmx且xmx>xms的情况，zgc默认会返回未使用的内存给操作系统，对于内存水位是重要指标的系统，返回未使用内存可以更好的观察内存使用情况。但如果要禁用这个功能，可以使用：-XX:-ZUncommit 。但无论使用哪种策略，jvm不会uncommit unused memery导致堆大小小于xms。这也意味着如果配置xms=xmx，该特性会被隐式禁用

4、启用Large Pages：-XX:+UseLargePages -XX:ZPath

Large Pages在Linux称为Huge Pages，配置zgc使用Huge Pages可以获得更好的性能（吞吐量、延迟、启动时间），并且基本没有缺点，除了配置稍微复杂一点。配置Huge Pages大小，需要注意JVM除了堆以外其他需要使用到的内存也得算进去，一般配合ZPath使用。配置方法可以见：ZGC简介里的Enbling Large Page

5、启用NUMA Support：-XX:UseNUMA

zgc默认开启NUMA支持，意味着在分配堆内存时，会尽量使用NUMA-local的内存（比跨die访问快3倍）。但当jvm发现程序使用的只是cpu的一个子集（限定使用），则会自动禁用该特性。一般不需要关注这个特性

6、启用Transparent Huge Page(THP)

一般不建议在对延时敏感的系统下使用，THP一个使管理Huge Pages自动化的抽象层。

7、Relocate时，会根据当前region是否碎片化已大于ZFragmentationLimit，是则回收region，relocate至current candidate relocation set。

-XX:ZFragmentationLimit，默认值25

8、设置打印ZStat统计数据(cpu、内存等log)的间隔 -XX:ZStatisticsInterval