JVM系列(十九)JVM性能监控与调优概述

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1. 大厂面试题

  • JVM性能优化都做了什么?
  • 有做过JVM内存优化吗?
  • 从SQL、JVM、架构、数据库四个方面讲讲优化思路
  • JVM的编译优化
  • JVM的诊断调优工具用过哪些?
  • JVM怎么调优,堆内存、栈内存如何设置比较合适?
  • 如何理解内存泄漏问题?有哪些情况会导致内存泄漏,如何解决?
  • 每秒几十万并发的秒杀系统为什么会频繁发生GC?
  • 日均百万级交易系统如何优化JVM?
  • 线上生产系统OOM如何监控及定位与解决?
  • 高并发系统如何基于G1垃圾回收器优化性能?

2. 背景说明

生产环境中的问题

  • 生产环境发生了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负载飚高该如何处理?
  • 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?

为什么要调优

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

不同阶段的考虑

  • 上线前
  • 项目运行阶段
  • 线上出现OOM

3. 调优概述

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

调优的大方向

  • 合理地编写代码
  • 充分并合理地使用硬件资源
  • 合理地进行JVM调优

4. 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营性能数据的活动。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。但该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。我们可能能发现的一些线上问题包括:

  • GC频繁
  • CPU load过高
  • OOM
  • 内存泄漏
  • 死锁
  • 程序响应时间较长

第二步(排查问题):性能分析 一种以侵入方式手机运行性能数据的活动,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。主要包括:

  • 打印GC日志,通过GCViewer或者 gceasy.io 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 一种为了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,主要包括:

  • 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

5. 性能评价/测试指标

停顿时间(或响应时间) 提交请求和返回该请求的响应之间使用的时间,一般比较关注平均响应时间。常用操作的响应时间列表:

操作响应时间
打开一个站点几秒
数据库查询一条记录(有索引)十几毫秒
机械磁盘一次寻址定位4毫秒
从机械磁盘顺序读取1M数据2毫秒
从SSD磁盘书序读取1M数据0.3毫秒
从远程分布式换成Redis读取一个数据0.5毫秒
从内存读取1M数据十几微秒
Java程序本地方法调用几微秒
网络传输2kb数据1微秒

在垃圾回收环节中,暂停时间指的是执行垃圾收集时,程序的工作线程被暂停的时间

吞吐量

  • 对单位时间内完成的工作量(请求)的量度
  • 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:程序的运行时间 + 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 内存占用 Java堆区所占的内存大小 相互的关系 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车辆的数据(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数目
  • 响应时间:车速