Kubernetes_pod_javajdk_動態JVM堆內存大小限制

時間 2021-04-12

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Kubernetes_pod_javajdk_動態JVM堆內存大小限制java

前言shell

在Kubernetes集羣中，使用容器鏡像封裝一個建議java jdk做爲應用運行環境，而且不少時候經過yaml資源聲明，如但願經過Kubernetes調度一個擁有12核CPU，96G內存的宿主機節點上，yaml資源聲明對內存或CPU進行java 容器資源限制(容器運行在Kubernetes集羣中時，最低能擁有0.5核CPU，500M內存，最高不超過1核CPU，1024M內存)。爲何要這麼設置呢？bash

示例yaml片斷：網絡

- name: testapp

image: test.com/test/test:test01curl

resources:jvm

limits:ide

cpu: 1000m工具

memory: 1024Mi測試

requests:

cpu: 500m

memory: 500Mi

因爲Docker容器本質是是宿主機上的一個進程，它與宿主機共享一個/proc目錄，也就是說咱們在容器內看到的/proc/meminfo，/proc/cpuinfo與直接在宿主機上看到的一致。也即，此容器認爲本身的系統資源一樣是12核CPU，96G內存。默認狀況下，JVM的Max Heap Size是系統內存的1/4，也就是24G做爲最大JVM堆內存出現了運行的容器感知的資源，與Kubernetes分配給它的資源的誤差，這種誤差可能會致使Java應用不斷的重啓。

如何解決呢？隨着JAVA版本不一樣，有不一樣處理方法，以下圖JVM參數進化史(圖片來自網絡):

JDK8版本低於131，在容器啓動JAVA程序時，自行定義好與資源配額一致的-Xmx等參數。隨着JDK版本的升級，容器感知的功能就內置於Java應用中了，java 8u131+和java 9+版本，須要開啓2個參數：-XX:+UnlockExperimentalVMOptions -XX:+UseCGroupMemoryLimitForHeap ;若是JDK8的版本高於191，可使用MaxRAMPercentage這種更智能化的參數來解決。如下介紹2個通用方法!

1、JDK 版本java 8u131+和java 9+

在容器設置jvm 環境變量，同時啓用-XX:+UnlockExperimentalVMOptions -XX:+UseCGroupMemoryLimitForHeap -XX:MaxRAMFraction=1 參數。

在Dokerfile文件，設定環境變量，示例片斷：

ENV JAVA_OPTS -XX:+UnlockExperimentalVMOptions -XX:+UseCGroupMemoryLimitForHeap -XX:MaxRAMFraction=1

注：-XX:MaxRAMFraction默認值爲4,JVM會分配大約25％的最大RAM,對於僅由單個JVM進程組成的部署，僅使用配額的25％彷佛是浪費。所以，如今人們開始設置-XX:MaxRAMFraction=1，所以從理論上講，JVM可使用MaxRAM的100％。可是JVM或其餘東西（如遠程Shell或進程外任務）沒有太多可用空間。因此通常結合k8s 內存或CPU的限制(獲取k8s yaml資源聲明系統資源文件 /sys/fs/cgroup/memory/memory.limit_in_bytes)來更靈活調整。使用shell啓動腳本，經過計算，如：獲取memory.limit_in_bytes指乘以百分比(通常爲75%或80%較合適，冗餘20%-25%容器其餘)，做爲-xms,-xmx jvm 堆內存啓動參數。

參考示例start.sh以下：

#!/bin/sh

# 無限制內存大小(字節/MB)

unlimitM=9223372036854771712/1048576

# 獲取k8s 限制內存設置值.

limitM=$(cat /sys/fs/cgroup/memory/memory.limit_in_bytes)

if [ $limitM -eq $unlimitM ]

then

#設置默認大小 512M

limitM=536870912/1048576

# limitM限制內存大小乘以0.75,做爲jvm 啓動參數

limitUM= $limitM *(75/100)

test_cmd="xjava -Xms${ limitUM }m -Xmx${ limitUM }m"

for v in $@

#判斷參數大於4個的狀況

if [ ${#v} -ge 4 ]

then

if [ "${v:0:4}" == "-Xmx" || "${v:0:4}" == "-Xms" ]

then

continue

else

test_cmd ="$ test_cmd $v"

else

test_cmd ="$ test_cmd $v"

done

exec $ test_cmd

注：經過獲取k8s 限制容器內存或CPU大小，經過腳本計算替換xms,xmx 參數，較靈活設定JVM 大小。

2、JDK 版本java 8u191+

jdk1.8.191 +JVM內存參數新增了MaxRAMPercentage、InitialRAMPercentage、MinRAMPercentage，爲適配Docker容器並標記爲deprecated。Docker容器模式下，咱們能夠給每一個JVM實例所屬的POD分配任意大小的內存上限。如上POD爲1G內存，通用的啓動腳本中指定80%（-XX:MaxRAMPercentage=80.0 -XX:InitialRAMPercentage=80.0 -XX:MinRAMPercentage=80.0）。那麼服務就至關於設置了-Xmx819m -Xms819m。

示例製做Dockerfile集成阿里雲arthas java分析工具、測試app.jar應用jar：

FROM openjdk:8-jre-alpine

RUN echo "https://mirrors.aliyun.com/alpine/v3.10/main/" > /etc/apk/repositories \

&& echo "https://mirrors.aliyun.com/alpine/v3.10/community/" >> /etc/apk/repositories \

&& apk update upgrade \

&& apk add --no-cache procps unzip curl bash tzdata \

&& ln -sf /usr/share/zoneinfo/Asia/Shanghai /etc/localtime \

&& echo "Asia/Shanghai" > /etc/timezone

ENV TERM=xterm

ENV.UTF-8

RUN mkdir -p /usr/local/apps

ADD ./app.jar /usr/local/apps/