docker 容器内java进程使用超出容器限制

背景

当您的业务是使用Java开发，且设置的JVM堆空间过小时，程序会出现系统内存不足OOM（Out of Memory）的问题。特别是在容器环境下，不合理的JVM堆参数设置会导致各种异常现象产生，例如应用堆大小还未到达设置阈值或规格限制，就因为OOM导致重启等。

通过-XX:MaxRAMPercentage限制堆大小（推荐）

在容器环境下，Java只能获取服务器的配置，无法感知容器内存限制。您可以通过设置-Xmx来限制JVM堆大小，但该方式存在以下问题：
当规格大小调整后，需要重新设置堆大小参数。
当参数设置不合理时，会出现应用堆大小未达到阈值但容器OOM被强制关闭的情况。

检查当前java支持的参数

root@node130:# java -XX:+PrintFlagsFinal
[Global flags]
     intx ActiveProcessorCount                      = -1                                  {product}
    uintx AdaptiveSizeDecrementScaleFactor          = 4                                   {product}
    uintx AdaptiveSizeMajorGCDecayTimeScale         = 10                                  {product}
    uintx AdaptiveSizePausePolicy                   = 0                                   {product}
    uintx AdaptiveSizePolicyCollectionCostMargin    = 50                                  {product}
    uintx AdaptiveSizePolicyInitializingSteps       = 20                                  {product}
    uintx AdaptiveSizePolicyOutputInterval          = 0                                   {product}
    uintx AdaptiveSizePolicyWeight                  = 10                                  {product}
    uintx AdaptiveSizeThroughPutPolicy              = 0                                   {product}
    uintx AdaptiveTimeWeight                        = 25                                  {product}
     bool AdjustConcurrency                         = false                               {product}
     bool AggressiveHeap                            = false                               {product}
     bool AggressiveOpts                            = false                               {product}
     intx AliasLevel                                = 3                                   {C2 product}
     bool AlignVector                               = false                               {C2 product}
     intx AllocateInstancePrefetchLines             = 1                                   {product}
     intx AllocatePrefetchDistance                  = 192                                 {product}
     intx AllocatePrefetchInstr                     = 3                                   {product}
     intx AllocatePrefetchLines                     = 4                                   {product}
     intx AllocatePrefetchStepSize                  = 64                                  {product}
     intx AllocatePrefetchStyle                     = 1                                   {product}
     bool AllowJNIEnvProxy                          = false                               {product}
     bool AllowNonVirtualCalls                      = false                               {product}
     bool AllowParallelDefineClass                  = false                               {product}
     bool AllowUserSignalHandlers                   = false                               {product}
     bool AlwaysActAsServerClassMachine             = false                               {product}
     bool AlwaysCompileLoopMethods                  = false                               {product}
     bool AlwaysLockClassLoader                     = false                               {product}
     bool AlwaysPreTouch                            = false                               {product}
     bool AlwaysRestoreFPU                          = false                               {product}
     bool AlwaysTenure                              = false                               {product}
     bool AssertOnSuspendWaitFailure                = false                               {product}
     bool AssumeMP                                  = false                               {product}
     ........
Usage: java [-options] class [args...]
           (to execute a class)
   or  java [-options] -jar jarfile [args...]
           (to execute a jar file)
where options include:
    -d32          use a 32-bit data model if available
    -d64          use a 64-bit data model if available
    -server       to select the "server" VM
                  The default VM is server,
                  because you are running on a server-class machine.
 
 
    -cp <class search path of directories and zip/jar files>
    -classpath <class search path of directories and zip/jar files>
                  A : separated list of directories, JAR archives,
                  and ZIP archives to search for class files.
    -D<name>=<value>
                  set a system property
    -verbose:[class|gc|jni]
                  enable verbose output
    -version      print product version and exit
    -version:<value>
                  Warning: this feature is deprecated and will be removed
                  in a future release.
                  require the specified version to run
    -showversion  print product version and continue
    -jre-restrict-search | -no-jre-restrict-search
                  Warning: this feature is deprecated and will be removed
                  in a future release.
                  include/exclude user private JREs in the version search
    -? -help      print this help message
    -X            print help on non-standard options
    -ea[:<packagename>...|:<classname>]
    -enableassertions[:<packagename>...|:<classname>]
                  enable assertions with specified granularity
    -da[:<packagename>...|:<classname>]
    -disableassertions[:<packagename>...|:<classname>]
                  disable assertions with specified granularity
    -esa | -enablesystemassertions
                  enable system assertions
    -dsa | -disablesystemassertions
                  disable system assertions
    -agentlib:<libname>[=<options>]
                  load native agent library <libname>, e.g. -agentlib:hprof
                  see also, -agentlib:jdwp=help and -agentlib:hprof=help
    -agentpath:<pathname>[=<options>]
                  load native agent library by full pathname
    -javaagent:<jarpath>[=<options>]
                  load Java programming language agent, see java.lang.instrument
    -splash:<imagepath>
                  show splash screen with specified image
See http://www.oracle.com/technetwork/java/javase/documentation/index.html for more details.
  • 推荐的JVM参数设置
-XX:+UseContainerSupport 
-XX:InitialRAMPercentage=70.0 
-XX:MaxRAMPercentage=70.0 
-XX:+PrintGCDetails 
-XX:+PrintGCDateStamps 
-Xloggc:/tmp/gc-${POD_IP}-$(date '+%s').log
-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError 
-XX:HeapDumpPath=/tmp/dump-${POD_IP}-$(date '+%s').hprof
  • 参数说明如下。
    -XX:+UseContainerSupport 使用容器内存。允许JVM从主机读取cgroup限制，例如可用的CPU和RAM，并进行相应的配置。当容器超过内存限制时，会抛出OOM异常，而不是强制关闭容器。
    -XX:InitialRAMPercentage 设置JVM使用容器内存的初始百分比。建议与-XX:MaxRAMPercentage保持一致，推荐设置为70.0。
    -XX:MaxRAMPercentage 设置JVM使用容器内存的最大百分比。由于存在系统组件开销，建议最大不超过75.0，推荐设置为70.0。
    -XX:+PrintGCDetails 输出GC详细信息。
    -XX:+PrintGCDateStamps 输出GC时间戳。日期形式，例如2019-12-24T21:53:59.234+0800。
    -Xloggc:/tmp/gc-${POD_IP}-$(date '+%s').log GC日志文件路径。需保证Log文件所在容器路径已存在，建议您将该容器路径挂载到NAS目录或收集到SLS，以便自动创建目录以及实现日志的持久化存储。
    -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError JVM发生OOM时，自动生成DUMP文件。
    -XX:HeapDumpPath=/tmp/dump-${POD_IP}-$(date '+%s').hprof DUMP文件路径。需保证DUMP文件所在容器路径已存在，建议您将该容器路径挂载到NAS目录，以便自动创建目录以及实现日志的持久化存储。
    说明
    使用-XX:+UseContainerSupport参数需JDK 8u191+、JDK 10及以上版本。
    JDK 11版本下日志相关的参数-XX:+PrintGCDetails、-XX:+PrintGCDateStamps、-Xloggc:$LOG_PATH/gc.log参数已废弃，请使用参数-Xlog:gc:$LOG_PATH/gc.log代替。
    Dragonwell 11暂不支持${POD_IP} 变量。
    如果您没有将/home/admin/nas容器路径挂载到NAS目录，则必须保证该目录在应用启动前已存在，否则将不会产生日志文件。

通过-Xms -Xmx限制堆大小

您可以通过设置-Xms和-Xmx来限制堆大小，但该方式存在以下两个问题：
当规格大小调整后，需要重新设置堆大小参数。
当参数设置不合理时，会出现应用堆大小未达到阈值但容器OOM被强制关闭的情况。
说明 应用程序出现OOM问题时，会触发Linux内核的OOM Killer机制。该机制能够监控占用过大内存，尤其是瞬间消耗大量内存的进程，然后它会强制关闭某项进程以腾出内存留给系统，避免系统立刻崩溃。

-Xms2048m -Xmx2048m
  • 参数说明如下。
    -Xms 设置JVM初始内存大小。建议与-Xmx相同，避免每次垃圾回收完成后JVM重新分配内存。
    -Xmx 设置JVM最大可用内存大小。为避免容器OOM，请为系统预留足够的内存大小。

推荐的堆大小设置。
内存规格大小 JVM堆大小

1.5G    -Xmx1008M -Xms1008M -Xmm336M -XX:MaxMetaspaceSize=128M -XX:MetaspaceSize=128M
2 GB	-Xmx1344M -Xms1344M -Xmm448M -XX:MaxMetaspaceSize=192M -XX:MetaspaceSize=192M
3 GB    -Xmx2048M -Xms2048M -Xmm768M -XX:MaxMetaspaceSize=256M -XX:MetaspaceSize=256M
4 GB	-Xmx2688M -Xms2688M -Xmm960M -XX:MaxMetaspaceSize=256M -XX:MetaspaceSize=256M
5 GB    -Xmx3392M -Xms3392M -Xmm1216M -XX:MaxMetaspaceSize=512M -XX:MetaspaceSize=512M
6 GB    -Xmx4096M -Xms4096M -Xmm1536M -XX:MaxMetaspaceSize=512M -XX:MetaspaceSize=512M
7 GB    -Xmx4736M -Xms4736M -Xmm1728M -XX:MaxMetaspaceSize=512M -XX:MetaspaceSize=512M
8 GB	-Xmx5440M -Xms5440M -XX:MaxMetaspaceSize=512M -XX:MetaspaceSize=512M
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