如果线上遇到了OOM,该如何解决?

上一篇 / 下一篇  2021-10-22 13:45:32

  OOM 意味着程序存在着漏洞,可能是代码或者 JVM 参数配置引起的。这篇文章和读者聊聊,Java 进程触发了 OOM 后如何排查?
  常说对生产环境保持敬畏之心,快速解决问题也是一种敬畏的表现。
  为什么会 OOM
  OOM全称 “Out Of Memory”,表示内存耗尽。当 JVM 因为没有足够的内存来为对象分配空间,并且垃圾回收器也已经没有空间可回收时,就会抛出这个错误。
  为什么会出现 OOM,一般由这些问题引起。
  · 分配过少:JVM 初始化内存小,业务使用了大量内存;或者不同 JVM 区域分配内存不合理
  · 代码漏洞:某一个对象被频繁申请,不用了之后却没有被释放,导致内存耗尽
  · 内存泄漏:申请使用完的内存没有释放,导致虚拟机不能再次使用该内存,此时这段内存就泄露了。因为申请者不用了,而又不能被虚拟机分配给别人用
  · 内存溢出:申请的内存超出了 JVM 能提供的内存大小,此时称之为溢出
  内存泄漏持续存在,最后一定会溢出,两者是因果关系
  常见的 OOM
  比较常见的 OOM 类型有以下几种:
  java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space
  Java7 永久代(方法区)溢出,它用于存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据。每当一个类初次加载的时候,元数据都会存放到永久代
  一般出现于大量 Class 对象或者 JSP 页面,或者采用 CgLib 动态代理技术导致
  我们可以通过 -XX:PermSize 和 -XX:MaxPermSize 修改方法区大小
  · Java8 将永久代变更为元空间,报错:java.lang.OutOfMemoryError: Metadata space,元空间内存不足默认进行动态扩展
  java.lang.StackOverflowError
  虚拟机栈溢出,一般是由于程序中存在 死循环或者深度递归调用 造成的。如果栈大小设置过小也会出现溢出,可以通过 -Xss 设置栈的大小
  虚拟机抛出栈溢出错误,可以在日志中定位到错误的类、方法
  java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
  Java 堆内存溢出,溢出的原因一般由于 JVM 堆内存设置不合理或者内存泄漏导致
  如果是内存泄漏,可以通过工具查看泄漏对象到 GC Roots 的引用链。掌握了泄漏对象的类型信息以及 GC Roots 引用链信息,就可以精准地定位出泄漏代码的位置
  如果不存在内存泄漏,就是内存中的对象确实都还必须存活着,那就应该检查虚拟机的堆参数(-Xmx 与 -Xms),查看是否可以将虚拟机的内存调大些
  小结:方法区和虚拟机栈的溢出场景不在本篇过多讨论,下面主要讲解常见的 Java 堆空间的 OOM 排查思路
  查看 JVM 内存分布
  假设我们 Java 应用 PID 为 15162,输入命令查看 JVM 内存分布 jmap -heap 15162
  [xxx@xxx ~]# jmap -heap 15162 
  Attaching to process ID 15162, please wait... 
  Debugger attached successfully. 
  Server compiler detected. 
  JVM version is 25.161-b12 
   
  using thread-local object allocation. 
  Mark Sweep Compact GC 
   
  Heap Configuration: 
     MinHeapFreeRatio         = 40 # 最小堆使用比例 
     MaxHeapFreeRatio         = 70 # 最大堆可用比例 
     MaxHeapSize              = 482344960 (460.0MB) # 最大堆空间大小 
     NewSize                  = 10485760 (10.0MB) # 新生代分配大小 
     MaxNewSize               = 160759808 (153.3125MB) # 最大新生代可分配大小 
     OldSize                  = 20971520 (20.0MB) # 老年代大小 
     NewRatio                 = 2 # 新生代比例 
     SurvivorRatio            = 8 # 新生代与 Survivor 比例 
     MetaspaceSize            = 21807104 (20.796875MB) # 元空间大小 
     CompressedClassSpaceSize = 1073741824 (1024.0MB) # Compressed Class Space 空间大小限制 
     MaxMetaspaceSize         = 17592186044415 MB # 最大元空间大小 
     G1HeapRegionSize         = 0 (0.0MB) # G1 单个 Region 大小 
   
  Heap Usage:  # 堆使用情况 
  New Generation (Eden + 1 Survivor Space): # 新生代 
     capacity = 9502720 (9.0625MB) # 新生代总容量 
     used     = 4995320 (4.763908386230469MB) # 新生代已使用 
     free     = 4507400 (4.298591613769531MB) # 新生代剩余容量 
     52.56726495150862% used # 新生代使用占比 
  Eden Space:   
     capacity = 8454144 (8.0625MB) # Eden 区总容量 
     used     = 4029752 (3.8430709838867188MB) # Eden 区已使用 
     free     = 4424392 (4.219429016113281MB) # Eden 区剩余容量 
     47.665996699370154% used  # Eden 区使用占比 
  From Space: # 其中一个 Survivor 区的内存分布 
     capacity = 1048576 (1.0MB) 
     used     = 965568 (0.92083740234375MB) 
     free     = 83008 (0.07916259765625MB) 
     92.083740234375% used 
  To Space: # 另一个 Survivor 区的内存分布 
     capacity = 1048576 (1.0MB) 
     used     = 0 (0.0MB) 
     free     = 1048576 (1.0MB) 
     0.0% used 
  tenured generation: # 老年代 
     capacity = 20971520 (20.0MB) 
     used     = 10611384 (10.119804382324219MB) 
     free     = 10360136 (9.880195617675781MB) 
     50.599021911621094% used 
   
  10730 interned Strings occupying 906232 bytes. 
  通过查看 JVM 内存分配以及运行时使用情况,可以判断内存分配是否合理
  另外,可以在 JVM 运行时查看最耗费资源的对象,jmap -histo:live 15162 | more
  JVM 内存对象列表按照对象所占内存大小排序
  · instances:实例数
  · bytes:单位 byte
  · class name:类名
  明显看到 CustomObjTest 对象实例以及占用内存过多
  可惜的是,方案存在局限性,因为它只能排查对象占用内存过高问题
  其中 "[" 代表数组,例如 "[C" 代表 Char 数组,"[B" 代表 Byte 数组。如果数组内存占用过多,我们不知道哪些对象持有它,所以就需要 Dump 内存进行离线分析
  jmap -histo:live 执行此命令,JVM 会先触发 GC,再统计信息
  Dump 文件分析
  Dump 文件是 Java 进程的内存镜像,其中主要包括 系统信息、虚拟机属性、完整的线程 Dump、所有类和对象的状态 等信息
  当程序发生内存溢出或 GC 异常情况时,怀疑 JVM 发生了 内存泄漏,这时我们就可以导出 Dump 文件分析
  JVM 启动参数配置添加以下参数
  -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError
  -XX:HeapDumpPath=./(参数为 Dump 文件生成路径)
  当 JVM 发生 OOM 异常自动导出 Dump 文件,文件名称默认格式:java_pid{pid}.hprof
  上面配置是在应用抛出 OOM 后自动导出 Dump,或者可以在 JVM 运行时导出 Dump 文件
  jmap -dump:file=[文件路径] [pid] 
   
  # 示例 
  jmap -dump:file=./jvmdump.hprof 15162 
  在本地写一个测试代码,验证下 OOM 以及分析 Dump 文件
  设置 VM 参数:-Xms3m -Xmx3m -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError -XX:HeapDumpPath=./ 
   
  public static void main(String[] args) { 
      List<Object> oomList = Lists.newArrayList(); 
     // 无限循环创建对象 
      while (true) { 
          oomList.add(new Object()); 
      } 
  } 
  通过报错信息得知,java heap space 表示 OOM 发生在堆区,并生成了 hprof 二进制文件在当前文件夹下:
  JvisualVM 分析
  Dump 分析工具有很多,相对而言 JvisualVM、JProfiler、Eclipse Mat,使用人群更多一些。下面以 JvisualVM 举例分析 Dump 文件。
  列举两个常用的功能,第一个是能看到触发 OOM 的线程堆栈,清晰得知程序溢出的原因。
  第二个就是可以查看 JVM 内存里保留大小最大的对象,可以自由选择排查个数。
  点击对象还可以跳转具体的对象引用详情页面。
  文中 Dump 文件较为简单,而正式环境出错的原因五花八门,所以不对该 Dump 文件做深度解析。
  注意:JvisualVM 如果分析大 Dump 文件,可能会因为内存不足打不开,需要调整默认的内存。
  总结回顾
  线上如遇到 JVM 内存溢出,可以分以下几步排查:
  1. jmap -heap 查看是否内存分配过小
  2. jmap -histo 查看是否有明显的对象分配过多且没有释放情况
  3. jmap -dump 导出 JVM 当前内存快照,使用 JDK 自带或 MAT 等工具分析快照
  如果上面还不能定位问题,那么需要排查应用是否在不断创建资源,比如网络连接或者线程,都可能会导致系统资源耗尽。

TAG: 软件开发 Java

 

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  • 更新时间: 2021-11-29

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