使用CMS垃圾收集器产生的问题和解决方案

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作者:藤伦柳揶
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1.问题预览

CMS并行GC是大多数应用的最佳选择,然而, CMS并不是完美的,在使用CMS的过程中会产生2个最让人头痛的问题:

  • promotion failed- concurrent mode failure
    第一个问题promotion failed是在进行Minor GC时,Survivor Space放不下,对象只能放入老年代,而此时老年代也放不下造成的,多数是由于老年带有足够的空闲空间,但是由于碎片较多,这时如果新生代要转移到老年带的对象比较大,所以,必须尽可能提早触发老年代的CMS回收来避免这个问题(promotion failed时老年代CMS还没有机会进行回收,又放不下转移到老年带的对象,因此会出现下一个问题concurrent mode failure,需要stop-the-wold GC- Serail Old)。

下面是一个promotion failed的一条gc日志:


106.641: [GC 106.641: [ParNew (promotion failed): 14784K->14784K(14784K), 0.0370328 secs]106.678: [CMS106.715: [CMS-concurrent-mark: 0.065/0.103 secs] [Times: user=0.17 sys=0.00, real=0.11 secs]
(concurrent mode failure): 41568K->27787K(49152K), 0.2128504 secs] 52402K->27787K(63936K), [CMS Perm : 2086K->2086K(12288K)], 0.2499776 secs] [Times: user=0.28 sys=0.00, real=0.25 secs]

第二个问题concurrent mode failure是在执行CMS GC的过程中同时业务线程将对象放入老年代,而此时老年代空间不足,这时CMS还没有机会回收老年带产生的,或者在做Minor GC的时候,新生代救助空间放不下,需要放入老年代,而老年代也放不下而产生的。

尽管CMS使用一个叫做分配担保的机制,每次Minor GC之后要保证新生代的空间survivor + eden > 老年带的空闲时间,但是对象分配是不可预测的,总会有写对象分配在老年带是满足不了的。

下面是一个concurrent mode failure的一条gc日志:


0.195: [GC 0.195: [ParNew: 2986K->2986K(8128K), 0.0000083 secs]0.195: [CMS0.212: [CMS-concurrent-preclean: 0.011/0.031 secs] [Times: user=0.03 sys=0.02, real=0.03 secs]
(concurrent mode failure): 56046K->138K(57344K), 0.0271519 secs] 59032K->138K(65472K), [CMS Perm : 2079K->2078K(12288K)], 0.0273119 secs] [Times: user=0.03 sys=0.00, real=0.03 secs]

2.原因和解决方案

首先我们经常遇到promotion failed问题,这也确实是个很头痛的问题,一般是进行Minor GC的时候,发现救助空间不够,所以,需要移动一些新生带的对象到老年带,然而,有些时候尽管老年带有足够的空间,但是由于CMS采用标记清除算法,默认并不使用标记整理算法,可能会产生很多碎片,因此,这些碎片无法完成大对象向老年带转移,因此需要进行CMS在老年带的Full GC来合并碎片。

这个问题的直接影响就是它会导致提前进行CMS Full GC, 尽管这个时候CMS的老年带并没有填满,只不过有过多的碎片而已,但是Full GC导致的stop-the-wold是难以接受的。

解决这个问题的办法就是可以让CMS在进行一定次数的Full GC(标记清除)的时候进行一次标记整理算法,CMS提供了以下参数来控制:


-XX:UseCMSCompactAtFullCollection -XX:CMSFullGCBeforeCompaction=5

也就是CMS在进行5次Full GC(标记清除)之后进行一次标记整理算法,从而可以控制老年带的碎片在一定的数量以内,甚至可以配置CMS在每次Full GC的时候都进行内存的整理。

另外,有些应用存在比较大的对象朝生熄灭,这些对象在救助空间无法容纳,因此,会提早进入老年带,老年带如果有碎片,也会产生promotion failed, 因此我们应该控制这样的对象在新生代,然后在下次Minor GC的时候就被回收掉,这样避免了过早的进行CMS Full GC操作,下面的一个配置样例就通过增加救助空间的大小来解决这个问题:


-Xmx4000M -Xms4000M -Xmn600M -XXmSize=500M -XX:MaxPermSize=500M -Xss256K -XX:+DisableExplicitGC -XX:SurvivorRatio=1 -XX:+UseConcMarkSweepGC -XX:+UseParNewGC -XX:+CMSParallelRemarkEnabled eCMSCompactAtFullCollection -XX:CMSFullGCsBeforeCompaction=0 -XX:+CMSClassUnloadingEnabled -XX:LargePageSizeInBytes=128M -XX:+UseFastAccessorMethods -XX:+UseCMSInitiatingOccupancyOnly -XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=80 -XX:SoftRefLRUPolicyMSPerMB=0 -XX:+PrintClassHistogram -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCTimeStamps -XX:+PrintHeapAtGC -Xloggc:log/gc.log

上面讨论了promotion failed引起的原因以及解决方案,除了promotion failed还有一个情况会引起CMS回收失败,从而退回到Serial Old收集器进行回收,我们在线上尤其要注意的是concurrent mode failure出现的频率,这可以通过-XX:+PrintGCDetails来观察,当出现concurrent mode failure的现象时,就意味着此时JVM将继续采用Stop-The-World的方式来进行Full GC,这种情况下,CMS就没什么意义了,造成concurrent mode failure的原因是当minor GC进行时,旧生代所剩下的空间小于Eden区域+From区域的空间,或者在CMS执行老年带的回收时有业务线程试图将大的对象放入老年带,导致CMS在老年带的回收慢于业务对象对老年带内存的分配。

解决这个问题的通用方法是调低触发CMS GC执行的阀值,CMS GC触发主要由CMSInitiatingOccupancyFraction值决定,默认情况是当旧生代已用空间为68%时,即触发CMS GC,在出现concurrent mode failure的情况下,可考虑调小这个值,提前CMS GC的触发,以保证旧生代有足够的空间。

3.总结

promotion failed – concurrent mode failure

Minor GC后, 救助空间容纳不了剩余对象,将要放入老年带,老年带有碎片或者不能容纳这些对象,就产生了concurrent mode failure, 然后进行stop-the-world的Serial Old收集器。

解决办法:-XX:UseCMSCompactAtFullCollection -XX:CMSFullGCBeforeCompaction=5 或者 调大新生代或者救助空间

concurrent mode failure

CMS是和业务线程并发运行的,在执行CMS的过程中有业务对象需要在老年带直接分配,例如大对象,但是老年带没有足够的空间来分配,所以导致concurrent mode failure, 然后需要进行stop-the-world的Serial Old收集器。

解决办法:+XX:CMSInitiatingOccupancyFraction,调大老年带的空间,+XX:CMSMaxAbortablePrecleanTime


总结一句话:使用标记整理清除碎片和提早进行CMS操作。

原文地址:https://sihai.blog.csdn.net/article/details/109465213

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