容器环境的JVM内存设置最佳实践
Docker和K8S的兴起，很多服务已经运行在容器环境，对于java程序，JVM设置是一个重要的环节。这里总结下我们项目里的最佳实践。
Java Heap基础知识
默认情况下，jvm自动分配的heap大小取决于机器配置，比如我们到一台64G内存服务器：
java -XX:+PrintFlagsFinal -version | grep -Ei "maxheapsize|maxram"
uintx DefaultMaxRAMFraction = 4 {product}
uintx MaxHeapSize := 16875782144 {product}
uint64_t MaxRAM = 137438953472 {pd product}
uintx MaxRAMFraction = 4 {product}
double MaxRAMPercentage = 25.000000 {product}
java version "1.8.0_192"
Java(TM) SE Runtime Environment (build 1.8.0_192-b12)
Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (build 25.192-b12, mixed mode)
可以看到，JVM 分配的最大MaxHeapSize为 16G，计算公式如下：
MaxHeapSize = MaxRAM * 1 / MaxRAMFraction
MaxRAMFraction 默认是4，意味着，每个jvm最多使用25%的机器内存。
但是需要注意的是，JVM实际使用的内存会比heap内存大：
JVM内存 = heap 内存 + 线程stack内存 (XSS) * 线程数 + 启动开销（constant overhead）
默认的XSS通常在256KB到1MB，也就是说每个线程会分配最少256K额外的内存，constant overhead是JVM分配的其他内存。
我们可以通过-Xmx 指定最大堆大小。
java -XX:+PrintFlagsFinal -Xmx1g -version | grep -Ei "maxheapsize|maxram"
uintx DefaultMaxRAMFraction = 4 {product}
uintx MaxHeapSize := 1073741824 {product}
uint64_t MaxRAM = 137438953472 {pd product}
uintx MaxRAMFraction = 4 {product}
double MaxRAMPercentage = 25.000000 {product}
java version "1.8.0_192"
Java(TM) SE Runtime Environment (build 1.8.0_192-b12)
Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (build 25.192-b12, mixed mode)
此外，还可以使用XX:MaxRAM来指定。
java -XX:+PrintFlagsFinal -XX:MaxRAM=1g -version | grep -Ei
但是指定-Xmx或者MaxRAM需要了解机器的内存，更好的方式是设置MaxRAMFraction，以下是不同的Fraction对应的可用内存比例：
+----------------+-------------------+
| MaxRAMFraction | % of RAM for heap |
|----------------+-------------------|
| 1 | 100% |
| 2 | 50% |
| 3 | 33% |
| 4 | 25% |
+----------------+-------------------+
容器环境的Java Heap
容器环境，由于java获取不到容器的内存限制，只能获取到服务器的配置：
$ docker run --rm alpine free -m
total used free shared buffers cached
Mem: 1998 1565 432 0 8 1244
$ docker run --rm -m 256m alpine free -m
total used free shared buffers cached
Mem: 1998 1552 445 1 8 1244
这样容易引起不必要问题，例如限制容器使用100M内存，但是jvm根据服务器配置来分配初始化内存，导致java进程超过容器限制被kill掉。为了解决这个问题，可以设置-Xmx或者MaxRAM来解决，但就想第一部分描述的一样，这样太不优雅了！
为了解决这个问题，Java 10 引入了 +UseContainerSupport（默认情况下启用），通过这个特性，可以使得JVM在容器环境分配合理的堆内存。 并且，在JDK8U191版本之后，这个功能引入到了JDK 8，而JDK 8是广为使用的JDK版本。
UseContainerSupport
-XX:+UseContainerSupport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。这样当容器超过内存限制时，会抛出OOM异常，而不是杀死容器。
该特性在Java 8u191 +，10及更高版本上可用。
注意，在191版本后，-XX:{Min|Max}RAMFraction 被弃用，引入了-XX:MaxRAMPercentage，其值介于0.0到100.0之间，默认值为25.0。
最佳实践
拉取最新的openjdk:8-jre-alpine作为底包，截止这篇博客，最新的版本是212，>191
docker run -it --rm openjdk:8-jre-alpine java -version
openjdk version "1.8.0_212"
OpenJDK Runtime Environment (IcedTea 3.12.0) (Alpine 8.212.04-r0)
OpenJDK 64-Bit Server VM (build 25.212-b04, mixed mode)
我们构建一个基础镜像，dockerfile如下：
FROM openjdk:8-jre-alpine
MAINTAINER jadepeng
RUN echo "http://mirrors.aliyun.com/alpine/v3.6/main" > /etc/apk/repositories \
&& echo "http://mirrors.aliyun.com/alpine/v3.6/community" >> /etc/apk/repositories \
&& apk update upgrade \
&& apk add --no-cache procps unzip curl bash tzdata \
&& ln -sf /usr/share/zoneinfo/Asia/Shanghai /etc/localtime \
&& echo "Asia/Shanghai" > /etc/timezone
RUN apk add --update ttf-dejavu && rm -rf /var/cache/apk/*
在应用的启动参数，设置 -XX:+UseContainerSupport，设置-XX:MaxRAMPercentage=75.0，这样为其他进程（debug、监控）留下足够的内存空间，又不会太浪费RAM。
作者：Jadepeng
出处：jqpeng的技术记事本--http://www.cnblogs.com/xiaoqi
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