本文分享自华为云社区《Java应用容器化参数配置最佳实践》，作者：可以交个朋友。
简介
当你在物理机或者虚拟机上配置 JVM 参数时，JVM 会默认使用主机上 1/4 的内存作为堆内存，你也可以选择使用-Xmx/-Xms 来指定 Java 堆内存大小。在容器化环境中，每个容器实例的内存大小由 Cgroups 配置决定，而低版本 JVM 对 Cgroups 的支持是不太友好的。本文主要探讨 JVM 最佳参数配置
JDK 与 Cgroups 的适配关系
JDK 1.8.0_131 之前的版本
使用 jdk 1.8.0_121 版本镜像启动容器实例，不指定参数情况下，无法识别 Cgroups 内存限制，使用主机 1/4 的内存作为最大堆内存
[root@172 ~]# free -m total used free shared buff/cache availableMem: 7196 2557 299 117 4338 4219Swap: 0 0 0[root@172 ~]# docker run -m 512Mi openjdk:8u121 java -XshowSettings:vm -version VMVM settings: Max. Heap Size (Estimated): 1.56G Ergonomics Machine Class: server Using VM: OpenJDK 64-Bit Server VM
openjdk version "1.8.0_121"OpenJDK Runtime Environment (build 1.8.0_121-8u121-b13-1~bpo8+1-b13)OpenJDK 64-Bit Server VM (build 25.121-b13, mixed mode)
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使用-Xms和-Xmx指定初始堆内存和最大堆内存，jvm 能正常识别
[root@172 ~]# docker run -m 512Mi openjdk:8u121 java -Xms512m -Xmx512m -XshowSettings:vm -version VMVM settings: Min. Heap Size: 512.00M Max. Heap Size: 512.00M Ergonomics Machine Class: server Using VM: OpenJDK 64-Bit Server VM
openjdk version "1.8.0_121"OpenJDK Runtime Environment (build 1.8.0_121-8u121-b13-1~bpo8+1-b13)OpenJDK 64-Bit Server VM (build 25.121-b13, mixed mode)
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JDK 1.8.0_131 版本
使用 jdk 1.8.0_131 版本镜像启动容器，不指定参数，无法识别 Cgroups 内存限制，使用主机 1/4 的内存作为最大堆内存
[root@172 ~]# docker run -m 512Mi openjdk:8u131 java -XshowSettings:vm -version VMVM settings: Max. Heap Size (Estimated): 1.56G Ergonomics Machine Class: server Using VM: OpenJDK 64-Bit Server VM
openjdk version "1.8.0_131"OpenJDK Runtime Environment (build 1.8.0_131-8u131-b11-2-b11)OpenJDK 64-Bit Server VM (build 25.131-b11, mixed mode)
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使用-Xms 和-Xmx 指定初始堆内存和最大堆内存，jvm 能正常识别
[root@172 ~]# docker run -m 512Mi openjdk:8u131 java -Xms512m -Xmx512m -XshowSettings:vm -version VMVM settings: Min. Heap Size: 512.00M Max. Heap Size: 512.00M Ergonomics Machine Class: server Using VM: OpenJDK 64-Bit Server VM
openjdk version "1.8.0_131"OpenJDK Runtime Environment (build 1.8.0_131-8u131-b11-2-b11)OpenJDK 64-Bit Server VM (build 25.131-b11, mixed mode)
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在 jdk 1.8.0_131 版本开始，加入了两个新参数-XX:+UnlockExperimentalVMOptions和-XX:+UseCGroupMemoryLimitForHeap来动态感知容器的 Cgroups 内存限制，最大堆内存为 Cgroups 内存限制的 1/4
[root@172 ~]# docker run -m 512Mi openjdk:8u131 java -XX:+UnlockExperimentalVMOptions -XX:+UseCGroupMemoryLimitForHeap -XshowSettings:vm -version VMVM settings: Max. Heap Size (Estimated): 114.00M Ergonomics Machine Class: server Using VM: OpenJDK 64-Bit Server VM
openjdk version "1.8.0_131"OpenJDK Runtime Environment (build 1.8.0_131-8u131-b11-2-b11)OpenJDK 64-Bit Server VM (build 25.131-b11, mixed mode)
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新参数-XX:+UnlockExperimentalVMOptions和-XX:+UseCGroupMemoryLimitForHeap虽然能动态感知 Cgroups 内存限制，但是却只能使用 1/4，无法修改。此时可以使用另外两个参数-XX:MaxRAMFraction和-XX:MinRAMFraction，参数值必须为整数，取值参考如下表格：
[root@172 ~]# docker run -m 512Mi openjdk:8u131 java -XX:+UnlockExperimentalVMOptions -XX:+UseCGroupMemoryLimitForHeap -XX:MaxRAMFraction=2 -XshowSettings:vm -version VMVM settings: Max. Heap Size (Estimated): 228.00M Ergonomics Machine Class: server Using VM: OpenJDK 64-Bit Server VM
openjdk version "1.8.0_131"OpenJDK Runtime Environment (build 1.8.0_131-8u131-b11-2-b11)OpenJDK 64-Bit Server VM (build 25.131-b11, mixed mode)
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最大堆内存为 Cgroups 内存限制的 50%，符合预期
JDK 1.8.0_191 版本
使用 jdk 1.8.0_191 版本镜像启动容器，不指定参数，jvm 能动态感知 Cgroups 内存限制，最大堆内存为 Cgroups 内存限制的 1/4
[root@172 ~]# docker run -m 512Mi openjdk:8u191-alpine java -XshowSettings:vm -version VMVM settings: Max. Heap Size (Estimated): 123.75M Ergonomics Machine Class: server Using VM: OpenJDK 64-Bit Server VM
openjdk version "1.8.0_191"OpenJDK Runtime Environment (IcedTea 3.10.0) (Alpine 8.191.12-r0)OpenJDK 64-Bit Server VM (build 25.191-b12, mixed mode)
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使用-Xms和-Xmx指定初始堆内存和最大堆内存，符合预期
[root@172 ~]# docker run -m 512Mi openjdk:8u191-alpine java -Xms512m -Xmx512m -XshowSettings:vm -version VMVM settings: Min. Heap Size: 512.00M Max. Heap Size: 512.00M Ergonomics Machine Class: server Using VM: OpenJDK 64-Bit Server VM
openjdk version "1.8.0_191"OpenJDK Runtime Environment (IcedTea 3.10.0) (Alpine 8.191.12-r0)OpenJDK 64-Bit Server VM (build 25.191-b12, mixed mode)
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jdk 1.8.0_191 版本开始，-XX:MaxRAMFraction和-XX:MinRAMFraction被弃用，使用MaxRAMPercentage和MinRAMPercentage来修改堆内存在 Cgroups 内存限制的占比，参数值是 Double 类型必须带小数点
[root@172 ~]# docker run -m 512Mi openjdk:8u191-alpine java -XX:MaxRAMPercentage=50.0 -XX:MinRAMPercentage=50.0 -XshowSettings:vm -version VMVM settings: Max. Heap Size (Estimated): 247.50M Ergonomics Machine Class: server Using VM: OpenJDK 64-Bit Server VM
openjdk version "1.8.0_191"OpenJDK Runtime Environment (IcedTea 3.10.0) (Alpine 8.191.12-r0)OpenJDK 64-Bit Server VM (build 25.191-b12, mixed mode)
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总结
Xms和Xmx能适应所有 JDK 版本，但不能动态感知容器的 Cgroups 限制，且参数优先级最高，与其他参数一起配置时，其他参数不生效。
-XX:+UnlockExperimentalVMOptions和-XX:+UseCGroupMemoryLimitForHeap在 1.8.0_131 版本开始启用，能动态感知容器的 Cgroups 限制，但最大堆内存只能使用容器 Cgroups 内存限制的 1/4。
-XX:MaxRAMFraction和-XX:MinRAMFraction在 1.8.0_131 版本开始启用，可以修改堆内存占容器 Cgroups 内存限制的百分比，但百分比的值不能自由指定(比如不能指定 40%)，在 1.8.0_191 版本开始弃用。
MaxRAMPercentage和MinRAMPercentage在 1.8.0_191 版本开始启用，可以自定义修改堆内存占容器 Cgroups 内存限制的百分比。
以上仅适用于容器采用 Cgroups v1 版本，在 Cgroups v2 版本中 jdk 需要 1.8.0_372、11.0.16 及更高版本才能动态感知 Cgroups 的内存限制
JVM 参数配置建议
使用容器感知的 JDK 版本。对于使用 Cgroup V1 的集群，需要升级至 1.8.0_191 以及更高版本；对于使用 Cgroup V2 的集群，需要升级至 1.8.0_372、11.0.16 及更高版本。
由于 Java 应用使用的总内存不仅仅只有堆内存，还有堆外内存和直接内存。所以设置容器内存上限时必须大于堆内存，应该按照 Java 进程使用的内存量上浮 20%～30% 设置容器内存 limit。如果初次运行程序，并不了解其实际内存使用量，可以先设置一个较大的 limit 让程序运行一段时间，根据监控获取实际平均使用值对容器内存 limit 进行调整。
如果在容器内仅运行一个 Java 应用程序，则将初始堆大小与最大堆大小最好配置相等。如果不相等，JVM 会根据堆内存使用量在 Xms 与 Xmx 之间动态修改堆内存大小，导致额外的系统开销和频繁的垃圾回收。
使用-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError和-XX:HeapDumpPath参数，在 JVM 发生 OOM 时，自动生成 dump 文件。dump 文件路径最好是持久化挂载路径避免容器重启 dump 文件丢失。
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