系统优化怎么做-Tomcat优化

前言

Tomcat作为Web应用的服务器，目前绝大多数公司都是用其作为应用服务器的，应用服务器的执行效率会影响系统执行，这里会讲Tomcat怎样进行配置能提高处理性能。另外必须提到对应的JVM参数的优化的一些经验。

Tomcat运行模式

分3种模式: bio,nio,apr 一般使用nio模式
bio效率低,apr对系统配置有一些比较高的要求

确认Tomcat的运行模式

配置文件 server.xml

<Executor name="tomcatThreadPool" 
namePrefix="catalina-exec-" 
maxThreads="1024" 
minSpareThreads="512" 
prestartminSpareThreads="true" />

关键配置

maxThreads

最大线程数, 默认是200

minSpareThread

最小活跃线程数, 默认是25

maxQueueSize

最大的等待队列个数，超过则请求拒绝默认值是Integer.MAX_VALUE ，一般不改变。在某些紧急状态修复问题需要调整

连接器（Connector）

Connector是连接器，负责接收客户的请求，以及向客户端回送响应的消息。所以Connector的优化是重要部分。默认情况下 Tomcat只支持200线程访问，超过这个数量的连接将被等待甚至超时放弃，所以我们需要提高这方面的处理能力。

nio配置- server.xml

<Connector port="14081" protocol="org.apache.coyote.http11.Http11NioProtocol"
connectionTimeout="20000"
executor="tomcatThreadPool" 
URIEncoding="UTF-8" 
compression="on"   
useBodyEncodingForURI="true" 
enableLookups="false" 
redirectPort="14443" />

影响性能配置

protocol

org.apache.coyote.http11.Http11Protocol - 阻塞式的Java连接器
org.apache.coyote.http11.Http11NioProtocol - 不阻塞Java连接器
org.apache.coyote.http11.Http11AprProtocol - APR / native 连接器
选择不阻塞Java连接器

enableLookups

若是你想request.getRemoteHost()的调用履行，以便返回的长途客户端的实际主机名的DNS查询，则设置为true。设置为false时跳过DNS查找，并返回字符串的IP地址（从而提高性能）。默认场景下，禁用DNS查找

compression

设置成on,开启压缩

禁用AJP链接器

使用Nginx+tomcat的架构，用不着AJP协议，所以把AJP连接器禁用
server.xml注释掉以下配置

  <Connector port="8019" protocol="AJP/1.3" redirectPort="8443" />

优化JVM

/bin/catalina.sh
修改JAVA_OPTS参数，这里需要参照机器配置，对JVM进行参数优化

JDK1.7

JAVA_OPTS="-Djava.awt.headless=true -Dfile.encoding=UTF-8 -server -Xms512m -Xmx1024m -XX:NewSize=512m -XX:MaxNewSize=1024M -XX:PermSize=1024m -XX:MaxPermSize=1024m -XX:+DisableExplicitGC"

JDK1.8

JAVA_OPTS="-Djava.awt.headless=true -Dfile.encoding=UTF-8 -server -Xms1024m -Xmx1024m -XX:NewSize=512m -XX:MaxNewSize=1024M -XX:+DisableExplicitGC"

1.8 版本中已经没有PermSize、MaxPermSize

JAVA8里对metaspace可以在小范围自动扩展永生代避免溢出。

参数说明

• -Djava.awt.headless

没有设备、键盘或鼠标的模式。

• -Dfile.encoding

设置字符集

• -server

jvm的server工作模式，对应的有client工作模式。使用“java -version”可以查看当前工作模式

• -Xms1024m

初始Heap大小，使用的最小内存

• -Xmx1024m

Java heap最大值，使用的最大内存
经验: 设置Xms大小等于Xmx大小

• -XX:NewSize=512m

表示新生代初始内存的大小，应该小于 -Xms的值

• -XX:MaxNewSize=1024M

表示新生代可被分配的内存的最大上限，应该小于 -Xmx的值

• -XX:PermSize=1024m

设定内存的永久保存区域,内存的永久保存区域，VM 存放Class 和 Meta 信息，JVM在运行期间不会清除该区域
程序加载很多class情况下，超出PermSize情况下
JDK1.7会抛出java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space异常
JDK1.8下会抛出 ERROR: java.lang.OutOfMemoryError: Metadata space 异常

• -XX:MaxPermSize=1024m

设定最大内存的永久保存区域
经验: 设置PermSize大小等于MaxPermSize大小

• -XX:+DisableExplicitGC

自动将System.gc()调用转换成一个空操作，即应用中调用System.gc()会变成一个空操作,避免程序员在代码里进行System.gc()这种危险操作。System.gc() 除非是到了万不得也的情况下使用，都交给JVM吧

其他优化参数

• XX:SurvivorRatio=2

年轻代中Eden区与Survivor区的大小比值

• -XX:ReservedCodeCacheSize=256m

保留代码占用的内存容量，无大的影响

• -Xss1024k

单个线程堆栈大小值，减少这个值可以生成更多线程，操作系统对于一个进程内的线程数是有限制的，经验值在3000-5000左右

• -XX:+CMSParallelRemarkEnabled

CMS 垃圾回收算法，对响应时间的重要性需求 大于 对吞吐量的要求，能够承受垃圾回收线程和应用线程共享处理器资源，并且应用中存在比较多的长生命周期的对象的应用

• -XX:+UseCMSCompactAtFullCollection

在使用concurrent gc 的情况下, 防止 memoryfragmention, 对live object 进行整理, 使 memory 碎片减少。

• -XX:+UseCMSInitiatingOccupancyOnly

在FULL GC的时候， 对年老代的压缩。CMS是不会移动内存的， 因此这个非常容易产生碎片， 导致内存不够用， 因此， 内存的压缩这个时候就会被启用。 增加这个参数是个好习惯。可能会影响性能,但是可以消除碎片。

• -XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=60

使用cms作为垃圾回收, 使用60％后开始CMS收集

• -XX:+UseGCOverheadLimit

用来限制使用内存，如果不做控制，可能会报出
java.lang.OutOfMemoryError: GC overhead limit exceeded

• -XX:+UseConcMarkSweepGC

使用CMS内存收集

• -XX:+UseParNewGC

设置年轻代为并行收集

• -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError
• -XX:HeapDumpPath=/x/dump_tomcat.hprof

JVM会在遇到OutOfMemoryError时拍摄一个“堆转储快照”，并将其保存在一个文件中。

• -Xloggc:/xx/gc_tomcat.log

gc的日志，如果该日志中出现频繁的Full GC就是有相关的系统问题，如果很少，说明暂时还算正常

• -XX:+PrintGCDateStamps

输出GC的时间戳（以基准时间的形式）

• -XX:+PrintGCDetails

输出GC的日志格式

• -Dnetworkaddress.cache.ttl=60
• -Dsun.net.inetaddr.ttl=60

设置DNS缓存时间

• -DautoStartup=false
• -Dsun.net.client.defaultConnectTimeout=60000

连接建立超时时间

• -Dsun.net.client.defaultReadTimeout=60000

内容获取超时设置

• -Djmagick.systemclassloader=no

是否生成缩略图的一个框架的配置

• -Djava.security.egd=file:/dev/./urandom

最佳实践

export JAVA_OPTS="-server -showversion -Xms2000m -Xmx2000m -Xmn500m -XX:PermSize=256m -XX:MaxPermSize=256m -XX:SurvivorRatio=2 -XX:ReservedCodeCacheSize=256m -Xss1024k -Djava.awt.headless=true -XX:+CMSParallelRemarkEnabled -XX:+UseCMSCompactAtFullCollection -XX:+UseCMSInitiatingOccupancyOnly -XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=60 -XX:+UseGCOverheadLimit -XX:+UseConcMarkSweepGC -XX:+UseParNewGC -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError -XX:HeapDumpPath=/tomcat_path/logs/dump_tomcat.hprof -Xloggc:/tomcat_path/logs/gc_tomcat.log -XX:+PrintGCDateStamps -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCDetails -Dnetworkaddress.cache.ttl=60 -Dsun.net.inetaddr.ttl=60 -DautoStartup=false -Dsun.net.client.defaultConnectTimeout=60000 -Dsun.net.client.defaultReadTimeout=60000 -Djmagick.systemclassloader=no -Djava.security.egd=file:/dev/./urandom -Dfile.encoding=UTF-8"

常见JVM异常

• java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space —-JVM Heap（堆）溢出

JVM 在启动的时候会自动设置 JVM Heap 的值，其初始空间（即-Xms）是物理内存的1/64，最大空间（-Xmx）不可超过物理内存。可以利用 JVM提供的 -Xmn -Xms -Xmx 等选项可进行设置。Heap 的大小是 Young Generation 和 Tenured Generaion 之和。在 JVM 中如果 98％ 的时间是用于 GC，且可用的 Heap size 不足 2％ 的时候将抛出此异常信息。

解决方法：手动设置 JVM Heap（堆）的大小。

• java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space —- PermGen space溢出。

jdk1.8 抛出 ERROR: java.lang.OutOfMemoryError: Metadata space 异常
PermGen space 的全称是 Permanent Generation space，是指内存的永久保存区域。为什么会内存溢出，这是由于这块内存主要是被 JVM 存放Class 和 Meta 信息的，Class 在被 Load 的时候被放入 PermGen space 区域，它和存放 Instance 的 Heap 区域不同，sun 的 GC 不会在主程序运行期对 PermGen space 进行清理，所以如果你的 APP 会载入很多 CLASS 的话，就很可能出现 PermGen space 溢出。

解决方法： 手动设置 MaxPermSize 大小

• java.lang.StackOverflowError —- 栈溢出

栈溢出了，JVM 依然是采用栈式的虚拟机。函数的调用过程都体现在堆栈和退栈上了。调用构造函数的 “层”太多了，以致于把栈区溢出了。通常来讲，一般栈区远远小于堆区的，因为函数调用过程往往不会多于上千层，而即便每个函数调用需要 1K 的空间（这个大约相当于在一个 C 函数内声明了 256 个 int 类型的变量），那么栈区也不过是需要 1MB 的空间。通常栈的大小是 1－2MB 的。

解决方法: 代码中递归也不要递归的层次过多

思考题

线上应用系统出现问题，怎么快速定位系统哪块资源问题？