JDK8之MetaspaceSize配置导致频繁FullGC

小妍品品
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前言

  新系统上线，由于测试环境机器配置太低，所以单独找了一台预发机做接口压测，但是QPS达到30时候cpu就满了，简直慌了，新系统这么垃圾的么~

背景介绍

  新的账务系统，角色定位是内部户机构账，所以根据不同的金融交易场次会有一次记账请求中存在多借多贷，也就是一次请求会出现给1~8个账户在一个事务中做记账处理，可想这里面会有多少要注意的坑，详细的不做展开~

找问题

top 命令

因为这个接口实现上多次用到数据库悲观锁select for update，最初还以为是代码程序性能低导致的。但是看下qps才30... 凉了~

top -Hp pid 发现下面均是某个进程cpu使用率高

找到该pid下cpu占用最高的tid，然后通过 jstack pid | grep tid -A 30 找到对应的进程信息

printf '%x\n' 12149 tid 转换16进制

jstack pid | grep tid 查看该线程信息。好了，不用往下瞅了，FullGC的进程~

jstat -gcutil pid 1000 10

  这时候看到新生代、老年代的占用率都非常低，但是还是在不断的FullGC (这时候其实是知识点的缺失，平常没有过于去关注M、CCS这两列的值，想当然认为这是某项指标的适用率，因为占比90%左右，所以没有太在意~) ，单单看新老代的数据不应该会触发FullGC啊！！！

  然后稀里糊涂的把堆详细信息都给打出来了~，看下依旧不是这块问题(使用率确实非常低)。

jmap -heap pid

 
Heap Configuration:
   MinHeapFreeRatio         = 40
   MaxHeapFreeRatio         = 70
   MaxHeapSize              = 1073741824 (1024.0MB)
   NewSize                  = 235929600 (225.0MB)
   MaxNewSize               = 235929600 (225.0MB)
   OldSize                  = 837812224 (799.0MB)
   NewRatio                 = 2
   SurvivorRatio            = 8
   MetaspaceSize            = 134217728 (128.0MB)
   CompressedClassSpaceSize = 125829120 (120.0MB)
   MaxMetaspaceSize         = 134217728 (128.0MB)
   G1HeapRegionSize         = 0 (0.0MB)

Heap Usage:
New Generation (Eden + 1 Survivor Space):
   capacity = 212336640 (202.5MB)
   used     = 0 (0.0MB)
   free     = 212336640 (202.5MB)
   0.0% used
Eden Space:
   capacity = 188743680 (180.0MB)
   used     = 0 (0.0MB)
   free     = 188743680 (180.0MB)
   0.0% used
From Space:
   capacity = 23592960 (22.5MB)
   used     = 0 (0.0MB)
   free     = 23592960 (22.5MB)
   0.0% used
To Space:
   capacity = 23592960 (22.5MB)
   used     = 0 (0.0MB)
   free     = 23592960 (22.5MB)
   0.0% used
concurrent mark-sweep generation:
   capacity = 837812224 (799.0MB)
   used     = 95685920 (91.25320434570312MB)
   free     = 742126304 (707.7467956542969MB)
   11.420926701589877% used

41909 interned Strings occupying 5041832 bytes.

还在一脸懵逼 ··· ···

   这时候有个小伙伴提到了元空间内存满了，恍惚，回过头去查了下 M、CCS 明明是93.19%、90.48% 怎么就满了呢？？

   那么jstat -gcutil 命令展示列的 M、CCS 到底是啥？ 好吧把定义贴出来：

column {
    header "^M^"  /* Metaspace - Percent Used */
    data (1-((sun.gc.metaspace.capacity - sun.gc.metaspace.used)/sun.gc.metaspace.capacity)) * 100
    align right
    width 6
    scale raw
    format "0.00"
  }
  column {
    header "^CCS^"    /* Compressed Class Space - Percent Used */
    data (1-((sun.gc.compressedclassspace.capacity - sun.gc.compressedclassspace.used)/sun.gc.compressedclassspace.capacity)) * 100
    align right
    width 6
    scale raw
    format "0.00"
  }

  也就是说M是表示metaspace的使用百分比？？事实证明并非如此~
通过jstat -gccapacity pid 看下具体的metaspace空间值，如下图：

jstat -gccapacity pid

  MC空间大小是131072KB=128M 然后通过 jstat -gc pid 发现 MC(元空间大小)、MU(元空间使用大小)两列的值居然都不是是131072（此处没截图）。

说明:下面两张图是预发环境配置修改后的数值，跟当时定位问题时候数值不一样，此处为了说明 MC\MU并不是jdk的环境变量配置的MetaspaceSize 。并且使用jstat -gcutil执行出来的结果M 的百分比并不代表触发 FullGC的阈值~

   后来通过网上找到说jdk的环境变量的配置-XX:MetaspaceSize=128m 这才是触发元空间FullGC的条件，对比了下线上分配百分比，所以先找到运维把预发环境的环境变量-XX:MetaspaceSize=256m -XX:MaxMetaspaceSize=256m部分 都配置成256m（至于为啥是256，明天可以根环境据修改后的压测分时数据再做下说明），按照原来的并变量发数再压一次， 果然没有再出现堆使用率很低并且还在不配置停FullGC的现象。
的 ##含义## 表面上这个问题到一段落，接下来还有针对程序的局部调优,等翠花上菜！！！

那顺便看下，为什么把jdk1.7里面的永久代Perm 换成了1.8里面的元空间Metaspace呢

   在 HotSpot 虚拟机、Java7 版本中已经将永久代的静态变量和运行时常量池转移到了堆中，其余部分则存储在 JVM 的非堆内存中，而 Java8 版本已经将方法区中实现的永久代去掉了，并用元空间（class metadata 主要存储:方法、字段、类的描述信息等）代替了之前的永久代，并且元空间的存储位置是本地内存。之前永久代的类的元数据存储在了元空间，永久代的静态变量（class static variables）以及运行时常量池（runtime constant pool）则跟 Java7 一样，转移到了堆中。

   运作特点上：

  • Metasace，无论-XX:MetaspaceSize和-XX:MaxMetaspaceSize两个参数如何设置，随着类加载越来越多不断扩容调整，直到MetaspaceSize触发FGC，上限是-XX:MaxMetaspaceSize，默认是几乎无穷大。
  • Perm，我们通过配置-XX:PermSize以及-XX:MaxPermSize来控制这块内存的大小，jvm在启动的时候会根据-XX:PermSize初始化分配一块连续的内存块，这样的话，如果-XX:PermSize设置过大，就是一种赤果果的浪费，所以相对来说Metasace比Perm优秀的多~

官方给出的解释是：

  • 1、移除永久代是为了融合 HotSpot JVM 与 JRockit VM 而做出的努力，因为 JRockit 没有永久代，所以不需要配置永久代。
  • 2、永久代内存经常不够用或发生内存溢出，爆出异常 java.lang.OutOfMemoryError: PermGen。这是因为在 JDK1.7 版本中，指定的 PermGen 区大小为 8M，由于 PermGen 中类的元数据信息在每次 FullGC 的时候都可能被收集，回收率都偏低，成绩很难令人满意；还有，为 PermGen 分配多大的空间很难确定，PermSize 的大小依赖于很多因素，比如，JVM 加载的 class 总数、常量池的大小和方法的大小等。 MetaspaceSize和MaxMetaspaceSize设置一样大；

最后的结论是：

  • 1、错误的当然认为jstat -gcutil 里面的百分比就是元空间触发CMS FullGC的条件；
  • 2、jdk环境变量的-XX:MetaspaceSize配置值才是触发FullGC的条件；
  • 3、-XX:MetaspaceSize具体设置多大，建议系统稳定运行一段时间后通过jstat -gc pid确认且这个值相对大一些，对于大部分项目256m即可。
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