visualvm工具远程对linux服务器上的JVM虚拟机进行监控与调优

文/朱季谦

 

最近做了一些JVM监控与调优的事情，算是第一次实践，还比较陌生，故而先把这一次经验简单记下笔记，这样，对后面学习调优方面时，不至于又想不起来了。

本文档主要总结在window本地环境远程对linux服务断的JVM虚拟机进行监控与调优的方法。

visualvm工具是JDK自带的，在java安装目录下可以找到：C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_77\bin

打开visualvm工具，右击远程，添加远程主机——

在弹出框上的主机名处，填写需要连接的服务器IP——

添加成功后，右边框就出现了以下图标——

这时，右击“42.194.xx.xx”，会看到，有两种远程连接方式，一个是JMX，一个是jstatd。

这里主要分享是以jstatd模式。在以jstatd模式连接前，需要在监控的远程服务端启动jstatd，启动步骤如下——

1. 找到服务端jdk的bin目录，新建jstatd.all.policy文件

   [root@VM-16-4-centos bin]# whereis java
   java: /usr/bin/java 
   [root@VM-16-4-centos bin]# cd /usr/bin/
   [root@VM-16-4-centos bin]# vim jstatd.all.policy

   将以下内容复制到jstatd.all.policy文件里——

   grant codebase "file:${java.home}/../lib/tools.jar" {
     permission java.security.AllPermission;
   };

   保存，设置权限——

   [root@VM-16-4-centos bin]# chmod 777 jstatd.all.policy

   设置成功——

   

2. 在监控的远程服务端启动jstatd

   执行 jstatd -J-Djava.security.policy=jstatd.all.policy -J-Djava.rmi.server.hostname=42.194.xxx.xx &

   注：42.194.xxx.xx 是我个人腾讯云机器IP。

   [root@VM-16-4-centos bin]#  jstatd -J-Djava.security.policy=jstatd.all.policy -J-Djava.rmi.server.hostname=42.194.xxx.xx &
   [1] 52056

   这时，观察visualvm工具右边栏菜单，可以看到远程连接的服务端已经自动连接上jstatd，这就意味着，可以在本地通过远程jstatd来监控开发服务器上的jvm信息了，从而进行jvm调优监控等操作。

   

   点击其中一个进程biz-0.0.1-SNZPSHOT.jar，就可以进入到对应的监控台——

   

   visualvm控制台有概述、监视、抽样器等菜单，同时，可以装入插件扩展功能——

   • 概述

   可以看到jvm参数、系统属性、jdk版本与安装路径等信息；

   设置的jvm参数，这里新生代分配了最小堆空间是256m，最大堆空间是256m，新生代128m，元空间是128m，堆=新生代+老年代，不包括永久代（方法区），这就意味着，这配置当中的老年代=256m。

   -Xms256M -Xmx256M -Xmn128M -XX:PermSize=128M -XX:MaxPermSize=256M

   这些都是指定JVM参数运行对应的jar进程，除此之外，还有其他参数可做设置。

   • 监视

   监控模块可以实时看到进程所在的堆、元空间、类及线程的报表数据监控，其中，堆和元空间的报表对调优可以起到很有用的帮助。

除了visualvm自带的功能外，我们需要装入一个实时监控GC的插件visualgc，这个插件很方便对JVM做监控与调优。

考虑到visualgc插件通过官网下载很慢，我已经保存在网盘当中，可直接通过网盘进行下载——

链接：https://pan.baidu.com/s/17TSf0ZdFtMdfog6xzbj3ZQ 提取码：el6c

插件装载方式，右击工具栏，选择插件——

弹出框后，点“已下载”按钮，再点击“添加插件”将需要安装的visualgc插件添加进来——

安装成功后，重启一下visualvm，就可以看到菜单栏上多出一个Visual GC插件——

Visual gc 工具分成布局分成三部分，可在右上角对应方框里勾选【Space】【Graphs】【Histogram】，它们各自的作用——

• 可视化GC窗口（space）

• 图形统计窗口（Graphs）

• 幸存者年龄直方图窗口（Histogram）

下面分别介绍各自窗口与其显示的数字表示——

1. 可视化GC窗口（space）

   VisualGC窗口是最左的窗口，分成三条垂直柱体，在JDK1.8版本中，分别代表metaSpace元空间、Old老年代、新生代，其中新生代又划分成 Eden 区， S0 区， S1区三部分。柱体里颜色部分代表占用的空间，空白部分表示剩余空间。监控项目的堆进程时，这些代表颜色的地方都是动态变化的。

   

2. 图形统计窗口（Graphs）

   图形窗口显示各种统计值随时间的变化。

   一、Compile Time

   显示将Java字节代码编译为本机代码所花费的时间量。窄脉冲表示持续时间相对较短，宽脉冲表示持续时间较长。

   • 编译任务的数量5508；

   • 累计编译时间27.721s。

   

   二、Class Loader Time

   此面板显示在类加载和卸载活动中花费的时间量。窄脉冲表示持续时间相对较短，宽脉冲表示持续时间较长。

   • 加载的类数量：11337；

   • 卸载的类的数量：0

   • 累计的类加载时间：15.589s

   

   三、GC Time

   此面板显示垃圾收集活动所花费的时间量。窄脉冲表示持续时间相对较短，宽脉冲表示持续时间较长。

   • 执行GC垃圾回收总次数：9次（9 collections代表自监视以来执行9次GC，其中，包括新生代的Minor GC和老年代的Full Gc）

   • 累计的GC时间:888.929ms；

   • 若JVM维护hotspot.gc.cause和hotspot.gc.last_cause计数器，则gc事件的原因将出现在last Cause中；

   

   四、Eden Space

   此面板显示Eden空间随时间的利用情况。它是年轻代的三个空间之一，另外两个分别是S0、S1。空间的当前容量可以根据收集器策略动态更改，即通过修改--Xmn参数，会改变其大小。

   标题栏第一个参数代表最大容量，第二个参数代表当前容量，后跟当前占用空间。此外，还包含了年轻代GC事件数量和GC累计时间。

   • Eden Space最大可分配空间：102.500M；

   • Eden Space当前已分配空间：102.500M；

   • Eden Space当前占用空间：54.523M(当积累的占用空间超过102.500M，就会在Eden Space发生一次Minor GC)

   • Minor GC次数：6次

   • Minor GC花费时间：286.621ms

   

   五、Survivor 0 and Survivor 1

   HotSpot JVM把年轻代分为了三部分：1个Eden区和2个Survivor区（分别叫from和to），默认大小比例为Eden:Survivor0:Survivor1=8:1:1的。　新创建的非大对象，会存放在Eden区和一个作为from的Survivor区，当发生一次Minor GC时，就会将Eden区和作为from的Survivor区内仍存活的对象，复制到另一个作为to的Survivor区，然后清理掉原来Eden区和作为from的Survivor区内对象。因此，S0 和 S1 之间至少有一个肯定是空闲的。

   • Survivor 0区最大分配容量：12.750M；

   • Survivor 0区当前已分配容量：12.750M；

   • Survivor 0区当前占用容量：0M；

   

   五、Old Gen

   面板显示老年代随着时间推移的利用情况。

   • Old Gen 最大分配空间128M；

   • Old Gen 已分配空间128M；

   • Old Gen 当前占用空间38.06M；

   • Old Gen 发生的GC次数：3次；

   • Old Gen 发生的GC花费时间：602.309ms；

   

   六、Perm Gen

   标题栏在括号中显示空间的名称及其最大容量和当前容量，后跟空间的当前占用大小。

   

   visual VM工具的相关功能使用主要就介绍那么多，下面就介绍一下入门调优的案例，小白都能看懂的。

   假如某天你观察到使用visual VM工具的Visual GC插件观察到以下的图表——新生代Eden区已经发生了8168次Minor GC，耗时39.754s,另外老年代也发生了24次GC，耗时5.124s。可见，该JVM参数设置得极不合理，导致已经过于频繁发生Minor GC。

那么，我们该如何调优进行设置呢？

JVM调优无外乎就是对相关参数进行设置，这里，我们先做一些最简单的参数，好让小白也能理解，那么，就暂时先对-Xms、-Xmx、-Xmn参数设置。

截图中，可以看到新生代中的Eden区频繁发生Minor GC，原因之一是分配的空间过小，目前是204.875M，导致当前占用空间经常超过204.875M，进而发生GC。若要分析是哪些代码频繁创建对象，还得进一步通过dump等方式进行分析，这里暂时不展开。

解决该Eden区其中一个思路是，提升分配给Eden区的大小。

那么，多大才比较合适呢？

这时，Visual VM的监视栏中的堆监控就派上用场了。可以观察到蓝色模块高度比较均衡地对应在纵坐标240MB的样子，也就是说，新创建的对象其占有的大小达到近300MB，而Eden Space+其中一个Survivor才230MB，可见，每次新创建的对象很容易就超过新生代，这就意味着，频繁发生Minor GC是必然的，从图的横坐标可以看出，每30ms内，就发生了2到3次的Minor GC。

为了避免Eden区频繁发生Minor GC，根据堆监控图表，可以考虑在设置JVM参数时，适当提升分配给Eden的空间，至少需要在240MB以上，可以考虑先设置到300MB的样子，看下效果，当然，这是在项目比较平稳运行的情况下来看的，实际生产当中，还需要考虑到高峰时期。

就暂且先设置Eden区为320MB，考虑到Eden:Survivor0:Survivor1=8:1:1比例，也就是8:2，若要分配Eden=320M，那么，可以根据8/2=320/x算出来，x=80，这里的x就是两个Survivor总大小，即每个Survivor分配40MB，那么，年轻代总共需要分配的大小为（320M+80M）=400M，即-Xmn400m

再来看下老年代，目前老年代发生了24次GC，最大分配空间是256MB，当前最小分配空间是71.48M，可见，还可以适当进行优化。

一般而言，最大分配空间与最小分配空间最好保持一致,这样避免每次空间不够时都需自动提升当前分配大小。

可以暂且考虑最大分配空间与当前分配空间都保持在256M，而根据堆=新生代+老年代，不包括永久代（方法区）。在新生代已经分配300MB情况下，若要让老年代最大与最小分配空间都为256MB，那么，就需要对JVM堆分配400M+256M=656M的空间大小，即设置-Xms656M、-Xmx656M；

元空间暂且可以不考虑进行分配。

根据以上得出的参数，进行设置，然后以设置好的参数进行项目重启，根据新一轮图表展示，继续进行参数优化，循环调试，直到新生代和老年代的GC频率都保持一个比较平衡的水准。

以上，就是主要介绍了JVM监控与调优工具，同时，简单说明了一下如何进行参数调优，实际上，还需调试更多JVM相关参数，才能达到优化效果，至于其他的JVM参数调试，本文暂且不展开介绍了。

最后，需要注意一点，本地环境使用jstatd模式远程连接线上服务端的JVM时，是不能在本地获取到堆栈信息的，可以手动生成dump文件来分析出现异常的堆栈信息。

一、设置参数在异常发生时自动生成dump文件。

• -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError 表示当JVM发生OOM时，自动生成DUMP文件。

• -XX:HeapDumpPath=存储文件/目录 表示生成DUMP文件的路径

二、手动生成dump分析文件

执行jmap -dump:format=b,file=20210321.dump 7132，其中7132是对应项目的进程PID。

将获取到的dump文件手动导入到Visual VM工具，就可以分析哪些对象占用内存高了，往往可以分析出哪些对象造成了内存泄露问题。