JDK11设置Docker容器资源感知

一、背景

对于Java8的一些较早的版本(8u131以前?)，如果部署在docker容器中，由于JVM不能感知到docker容器的资源限制，会导致docker编排文件中设置的资源限制对JVM无效。轻则多个docker容器抢占资源导致性能下降，重则docker容器不稳定频频重启。

在Java8 8u131+和JDK9以后，JVM增加了感知容器资源的参数，解决了这个问题。

本文以JDK11为例，说明如何设置java应用的容器感知参数，以及如何在docker编排文件中设置容器资源限制。

二、环境

• java: AdoptOpenJDK 11.0.8+10
• docker ce: 19.03.4
• docker-compose: 1.24.0

三、Java应用相关设置

制作一个基于openjdk11的java应用镜像。

3.1 Java基础镜像

本文基于AdoptOpenJDK的openjdk11镜像 adoptopenjdk/openjdk11:jdk-11.0.8_10-alpine制作了中国时区，支持中文的openjdk11镜像。

Dockerfile如下:

# 从dockerhub拉取基础镜像
FROM adoptopenjdk/openjdk11:jdk-11.0.8_10-alpine

# 设置时区与语言环境变量
ENV TIME_ZONE=Asia/Shanghai \
        LANG=en_US.UTF-8 \
        LANGUAGE=en_US.UTF-8 \
        LC_ALL=en_US.UTF-8

# 执行以下命令设置时区
RUN apk add --no-cache tzdata \
  && echo "${TIME_ZONE}" > /etc/timezone \
  && ln -sf /usr/share/zoneinfo/${TIME_ZONE} /etc/localtime

在Dockerfile所在目录执行docker镜像编译命令:docker build -t <自定义镜像名>:<tag> .， 如：

docker build -t czhao/base-openjdk11:jdk-11.0.8_001 .

3.2 Java应用

事先准备一个openjdk11开发的java应用，编译为jar，基于前面的Java基础镜像，编译java应用镜像。

Dockerfile如下:

FROM czhao/base-openjdk11:jdk-11.0.8_001

# JDK11支持: -XX:+UseContainerSupport 使JVM能够感知容器资源， -XX:InitialRAMPercentage 初期容器内存占比， -XX:MaxRAMPercentage 最大容器内存占比
ENV JAVA_OPTS="-XX:+UseContainerSupport -XX:InitialRAMPercentage=50 -XX:MaxRAMPercentage=80"

# 复制上下文目录下的target/*.jar 到容器里
ADD target/*.jar app.jar

# 指定容器启动程序及参数   <ENTRYPOINT> "<CMD>"
ENTRYPOINT java ${JAVA_OPTS} -jar /app.jar

1. -XX:+UseContainerSupport开启容器感知。
2. -XX:InitialRAMPercentage与-XX:MaxRAMPercentage用于设置JVM初始的容器内存占比和最大容器内存占比。
3. 上述命令仅在java10以后有效，其他支持感知的版本的参数配置各不相同。
4. 镜像编译命令不再赘述。

四、docker编排与启动

编排java应用的docker compose文件，启动，并检查资源占用。

4.1 docker编排文件

这里使用docker compose v3的编排规则，编排文件如下:

service.yaml:

version: '3'

...

services:
  <java应用名>:
    container_name: <java应用名>
    image: <java应用镜像名>:<java应用镜像标签>
    ...
    deploy:
      resources:
        limits:
          cpus: '1.00'
          memory: 1024M
        reservations:
          # cpus: '0.1'
          memory: 512M

1. deploy本来是docker swarm的docker stack deploy命令才支持的属性，但可以在docker-compose up命令中通过添加--compatibility参数使之生效。但deploy.resources.reservations.cpus仍然无法生效。
2. limits是资源上限，reservations是保留资源。
3. cpus设置的数字是占用宿主机cpu的比例，1.00即100%，代表完全占用了宿主机CPU的一个process。注意，宿主机如果是多核机器的话，100%只是占用了一个process而已。例如一个8 core 16 process的宿主机，cpus理论上可以设置到16.00。但这里建议一个容器的cpu占用不要超过1.00。

4.2 启动docker容器并检查资源占用

使用以下命令启动:

docker-compose --compatibility -f service.yaml up -d

然后使用以下命令，查看docker容器的资源占用情况:

docker stats --format "table {{.Name}}\t{{.CPUPerc}}\t{{.MemUsage}}"

docker资源占用如下：

NAME                CPU %               MEM USAGE / LIMIT
<java应用名>         0.66%               418.5MiB / 1GiB

注意观察就可以发现，该容器占用CPU最高在100%左右，而内存则不会超过1G的限制。