2020-09-24--第五章---调优案例与实践

*案例一:

高性能硬件上的程序部署策略:
一个15万PV/天左右的在线文档类型网站最近更换了硬件系统,新的硬件为4个CPU、16GB物理内存,操作系统为64位CentOS 5.4,Resin作为Web服务器。整个服务器暂时没有部署别的应用,所有硬件资源都可以提供给访问量并不算太大的网站使用。管理员为了尽量利用硬件资源选用了64位的JDK 1.5,并通过-Xmx和-Xms参数将Java堆固定在12GB。
使用一段时间后发现使用效果并不理想,网站经常不定期出现长时间没有响应的现象。监控服务器运行状况后发现网站没有响应是由GC停顿导致的,虚拟机运行在Server模式,默认使用吞吐量优先收集器,回收12GB的堆,一次Full GC的停顿时间高达14秒。并且由于程序设计的关系,访问文档时要把文档从磁盘提取到内存中,导致内存中出现很多由文档序列化产生的大对象,这些大对象很多都进入了老年代,没有在Minor GC中清理掉。这种情况下即使有12GB的堆,内存也很快会被消耗殆尽,由此导致每隔十几分钟出现十几秒的停顿,令网站开发人员和管理员感到很沮丧。

解决方案:
最后的部署方案调整为建立5个32位JDK的逻辑集群,每个进程按2GB内存计算(其中堆固定为1.5GB),占用了10GB的内存。另外建立一个Apache服务作为前端均衡代理访问门户。考虑到用户对响应速度比较关心,并且文档服务的主要压力集中在磁盘和内存访问上,CPU资源敏感度较低,因此改为CMS收集器进行垃圾回收。部署方式调整后,服务再没有出现长时间停顿,速度比硬件升级前有较大提升。

*案例二:
堆外内存导致的溢出错误
这是一个学校的小型项目:基于B/S的电子考试系统,为了实现客户端能实时地从服务端接收考试数据,系统使用了逆向AJAX技术(也称为Comet或Server SidePush),选用CometD 1.1.1作为服务端推送框架,服务器是Jetty 7.1.4,硬件为一台普通PC机,Core i5CPU,4GB内存,运行32位Windows操作系统。

测试期间发现服务端不定时抛出内存溢出异常,服务器不一定每次都会出现异常,但假如正式考试时崩溃一次,那估计整场电子考试都会乱套,网站管理员尝试过把堆开到最大,32位系统最多到1.6GB基本无法再加大了,而且开大了也基本没效果,抛出内存溢出异常好像更加频繁了。加入-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError,居然也没有任何反应,抛出内存溢出异常时什么文件都没有产生。无奈之下只好挂着jstat使劲盯屏幕,发现GC并不频繁,Eden区、Survivor区、老年代及永久代内存全部都表示“情绪稳定,压力不大”,但照样不停地抛出内存溢出异常,管理员压力很大

定位问题:
大家知道操作系统对每个进程能管理的内存是有限制的,这台服务器使用的32位Windows平台的限制是2GB,其中给了Java堆1.6GB,而Direct Memory并不算在1.6GB的堆之内,因此它只能在剩余的0.4GB空间中分出一部分。在此应用中导致溢出的关键是:垃圾收集进行时,虚拟机虽然会对Direct Memory进行回收,但是Direct Memory却不能像新生代和老年代那样,发现空间不足了就通知收集器进行垃圾回收,它只能等待老年代满了后Full GC,然后“顺便地”帮它清理掉内存的废弃对象。否则,它只能等到抛出内存溢出异常时,先catch掉,再在catch块里面“大喊”一声:“System.gc()!”。要是虚拟机还是不听(譬如打开了-XX:+DisableExplicitGC开关),那就只能眼睁睁地看着堆中还有许多空闲内存,自己却不得不抛出内存溢出异常了。而本案例中使用的CometD 1.1.1框架,正好有大量的NIO操作需要用到Direct Memory。
□ Direct Memory:可通过-XX:MaxDirectMemorySize调整大小,内存不足时抛出OutOfMemoryError或OutOfMemoryError:Direct buffer memory。
□ 线程堆栈:可通过-Xss调整大小,内存不足时抛出StackOverflowError(纵向无法分配,即无法分配新的栈帧)或OutOfMemoryError:unable tocreate new native thread(横向无法分配,即无法建立新的线程)。
□ Socket 缓存区:每个Socket连接都Receive和Send两个缓存区,分别占大约37KB和25KB的内存,连接多的话这块内存占用也比较可观。如果无法分配,则可能会抛出IOException:Too many open files异常。□ JNI代码:如果代码中使用JNI调用本地库,那本地库使用的内存也不在堆中。
□ 虚拟机和GC:虚拟机和GC的代码执行也要消耗一定的内存。

案例三:
外部命令导致系统缓慢:

一个数字校园应用系统,运行在一台4个CPU的Solaris10操作系统上,中间件为GlassFish服务器。系统在进行大并发压力测试的时候,发现请求响应时间比较慢,通过操作系统的mpstat工具发现CPU使用率很高,并且占用绝大多数CPU资源的程序并不是应用系统本身。这是个不正常的现象,通常情况下用户应用的CPU占用率应该占主要地位,才能说明系统是正常工作的。

方法解决:
每个用户请求的处理都需要执行一个外部shell脚本来获得系统的一些信息。执行这个shell脚本是通过Java的Runtime.getRuntime().exec()方法来调用的。这种调用方式可以达到目的,但是它在Java虚拟机中非常消耗资源,即使外部命令本身能很快执行完毕,频繁调用时创建进程的开销也非常可观。Java虚拟机执行这个命令的过程是:首先克隆一个和当前虚拟机拥有一样环境变量的进程,再用这个新的进程去执行外部命令,最后再退出这个进程。如果频繁执行这个操作,系统的消耗会很大,不仅是CPU,内存的负担也很重。用户根据建议去掉这个shell脚本执行的语句,改为使用Java的API去获取这些信息

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