FGC频繁导致CPU 飙升定位及JVM配置优化总结

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目录：

　　1. 定位消耗cpu 的服务进程和线程

　　2. 定位FGC 的原因

　　3. 定位jvm 参数是否导致FGC

　　4. 调试最优解的 jvm 配置

　　描述：项目中存在一个后台服务，该后台服务主要用来执行定时任务与kafka 中间件消息的消费。在压测环境上部署时，观察到 cpu 的使用率异常，竟然达到了 600%，所以记录下该问题的定位和解决过程，以帮助更多的伙伴。

1. 定位消耗cpu 的服务进程和线程

　　使用top 命令查看服务器的cpu使用情况

top

　　获取 top 中cpu 占用率最高的进程的pid ，通过 top -H -P pid 获取该进程对应所有线程的使用情况

top -H -p pid

　　通过上面命令得到使用cpu 最高的线程号 threadId ，将线程号通过命令转换为十六进制：

 printf "%x\n" threadId

　　通过以上命令获取到jvm中对应的 nid , 通过 jstack 查看该 threadId 线程的堆栈信息：

jstack -l pid| grep -10 nid

　　通过以上命令判断该线程执行任务的内容，从而推断导致cpu飙升的原因。

项目中碰到导致cpu飙升的原因是存在较多的 FGC 线程，从而怀疑是项目内部不断FGC 导致CPU飙升，从而监控项目的FGC 频率

2. 定位FGC 的原因

　　通过 jstat 命令查看 FGC 的频率。

jstat  -gc   pid  3000

　　发现 FGC 每隔三秒要进行9次左右的FGC垃圾回收。由于FGC 会导致STW （stop the world）现象，及服务不可用。

　　需要定位 jvm 内存中的堆栈内容与线程。通过 Visualm 远程监控服务的jvm 性能，jvisualm 使用可参考这篇文章（https://www.cnblogs.com/zjdxr-up/p/14916455.html），通过 jvisualm 查看服务当前存在的线程和堆内容。通过jvisualm 将堆内容与线程进行dump 之后，发现并未存在异常的内容。且定时任务与kafka 都是开源的成熟框架，应该不会是导致频繁FGC 的主要原因。

　　所以怀疑可能服务的 jvm 参数配置存在问题，因为如果 jvm 参数设置不合理，当老年代的内存达到一定比例，则会进行FGC。下一步定位 jvm 的参数是否是主要原因。

3. 定位jvm 参数是否导致FGC

　　由于我们的服务启动都会设置最大堆内存和初始化堆内存等参数，所以需要调整不同jvm 参数时，服务内部的FGC 情况。

　　以下为我们服务设置的 JVM 相关参数

-Xmn512m -Xms512m -Xmx2048m -XX:NewSize=512M -XX:MaxNewSize=512M -XX:-UseAdaptiveSizePlicy

-XX:ParallelGCThreads=16 -XX:+UseConcMarkSweepGC -XX:+UseParNewGC -XX:MaxTenuringThreshold=15

　　为了形成做对比，采取 java -jar 的方式启动服务，不手动设置jvm相关配置，使用 JVM 默认的配置，进行观察是否有变化。

　　通过 java -jar 方式启动，使用默认配置之后，再采用 top 观察cpu 使用与 jstat 观察 FGC 频率，发现 cpu 的使用率降了下来，恢复了正常状态。

4. 调试最优解的 jvm 配置

　　获取java -jar 服务启动的进程，再使用 jinfo 命令查看JVM 默认的配置，并修改以上jvm 的配置。我们服务器内存均为 32G，默认最大堆内存为服务器内存的四分之一，即最大堆内存为 8G 。其余参数可根据最大堆内存进行推算出来，通常初始化内存与最大堆内存使用相同的配置。整个堆大小=年轻代大小 + 年老代大小 + 持久代大小。持久代一般固定大小为64m，所以增大年轻代后，将会减小年老代大小。-Xmn 此值对系统性能影响较大，Sun官方推荐配置为整个堆的3/8。年轻代大小为 3G; 修改后的 jvm 配置参数如下：

-Xmn3072m -Xms8192m -Xmx8192m -XX:NewSize=3072M -XX:MaxNewSize=3072M -XX:-UseAdaptiveSizePlicy

-XX:ParallelGCThreads=16 -XX:+UseConcMarkSweepGC -XX:+UseParNewGC -XX:MaxTenuringThreshold=15

　　补充：为了调试出相对比较好的jvm配置，将最大堆内存进行了多个配置对比，即从最大堆配置的值依次递增和递减 512M 之后，观察性能，发现默认配置依然最优解，所以才用默认配置作为服务启动的jvm配置