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24、JVM 实战 - 性能监控与调优概述

 

1、背景说明

1.1、生产环境中的问题

  • 生产环境发生内存溢出该如何处理？
  • 生产环境应该给服务器分配多少内存合适？
  • 如何对垃圾回收器的性能进行调优？
  • 生产环境CPU负载飙高该如何处理？
  • 生产环境应该给应用分配多少线程合适？
  • 不加log，如何确定请求是否执行了某一行代码？
  • 不加log，如何实时查看某个方法的入参与返回值？

1.2、为什么要调优？

  • 防止出现OOM
  • 解决OOM
  • 减少Full GC出现的频率

1.3、不同阶段的考虑

  • 上线前
  • 项目运行阶段
  • 线上出现OOM

2、调优的概述

2.1、监控的依据

  • 运行日志
  • 异常堆栈
  • GC日志
  • 线程快照
  • 堆转储快照

2.2、调优的大方向

  • 合理的编写代码
  • 充分并合理的使用硬件资源
  • 合理的进行JVM调优

3、性能优化的步骤

第一步（发现问题）：性能监控

一种以非强行或者入侵方式收集或查看应用运行性能数据的活动。监控通常是指一种在生产、质量评估或者开发环境下实施的带有预防或主动性的活动。当应用相关干系人提出性能问题却没有提供足够多的线索时，首先我们需要进行性能监控，随后是性能分析。

  • GC频繁
  • CPU load过高
  • OOM
  • 内存泄露
  • 死锁
  • 程序相应时间较长

第二步（排查问题）：性能分析

一种以侵入方式收集运行性能问题的答复结果，它会影响应用的吞吐量或响应性。性能分析是针对性能问题的答复结果，关注的范围通常比性能监控更加集中。性能分析很少在生产环境下进行，通常是在质量评估、系统测试或者开发环境下进行，是性能监控之后的步骤。

  • 打印GC日志，通过GCviewer或者gceasy来分析日志信息
  • 灵活运用命令行工具，jstack、jmap、jinfo等
  • dump出堆文件，使用内存分析工具分析文件
  • 使用阿里Arthas或jconsole，JVisualVM来实时查看JVM状态
  • jstack查看堆栈信息

第三步（解决问题）：性能调优

一种为改善应用响应性或吞吐量而更改参数、源代码、属性配置的活动，性能调优是在性能监控、性能分析之后的活动。

性能调优的目的：减少GC的频率，以较少的内存获取更大的吞吐量和更低的延迟

  • 适当增加内存，根据业务背景选择垃圾回收器
  • 优化代码，控制内存使用
  • 增加机器，分散节点压力
  • 合理设置线程池线程数量
  • 使用中间件提高程序效率，比如缓存，消息队列等

4、性能指标/测试指标

  • 停顿时间（或响应时间）

提交请求和返回请求的响应之间使用的时间，一般比较关注响应时间。

常用操作的响应时间列表

 

在垃圾回收环节中，暂停时间：执行垃圾收集时，程序的工作线程被暂停的时间。 -XX:MaxGCPauseMills

  • 吞吐量

  • 对单位时间内完成的工作量（请求）的度量

  • 在GC中：运行用户代码的时间占总运行时间的比例（总运行时间：程序运行时间+内存回收的时间）吞吐量为1-1/(1+n)。-XX:GCTimeRatio=n

  • 并发数

同一时刻，对服务器有实际交互的请求数。

1000个人同时在线，估计并发数在5%-15%之间，也就是同时并发量：50-150之间。

  • 内存占用

Java堆区所占的内存大小

  • 相互间的关系

以高速公路通行状况为例。

  • 吞吐量：每天通过高速公路收费站的数量的数目（也可以理解为收费站收取的高速费）
  • 并发数：高速公路上正在行驶的车辆的数目
  • 相应时间：车速

车少，车速快，收费少 ----> 并发数少，响应时间快，吞吐量小

车适当增多，车速较快，收费较多 ----> 并发数适合，响应时间较快，吞吐量较大

车过多，车速慢，收费少 ----> 并发数过多，响应时间慢，吞吐量小