为啥Java应用迁移到容器后会出现OOM？

JVM启动后默认将最大使用堆大小设置为物理内存的四分之一，譬如一台普通的x86服务器配置128G内存，那么启动在容器的内启动JVM会将自己最大允许使用的堆内存调整为32G内存，如果容器启动时设置JVM只允许使用4G大小的内存，那么当JVM使用内存超过4G后，将会导致内核杀死JVM。测试代码如下：

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import JAVA.util.ArrayList; 
  
  
  
import JAVA.util.List; 
  
  
  
 
  
  
  
public class MemEat { 
  
  
  
    public static void main(String[] args) { 
  
  
  
        List l = new ArrayList<>(); 
  
  
  
        while (true) { 
  
  
  
            byte b[] = new byte[1048576]; 
  
  
  
            l.add(b); 
  
  
  
            Runtime rt = Runtime.getRuntime(); 
  
  
  
            System.out.println( "free memory: " + rt.freeMemory() ); 
  
  
  
        } 
  
  
  
    } 
  
  
  
} 
 
 
 

代码非常简单，只是通过一个死循环不停地申请内存，如果是在JAVA 8u111版本之前，直接通过docker run -m 100m限制使用100M内存的情况下，运行一段时间后直接被内核杀死。输出如下：

 
 
 

  
  
  
# JAVA MemEat 
  
  
  
. . . 
  
  
  
free memory: 1307309488 
  
  
  
free memory: 1306260896 
  
  
  
free memory: 1305212304 
  
  
  
free memory: 1304163712 
  
  
  
free memory: 1303115120 
  
  
  
Killed 
 
 
 

为了避免这种情况，可以通过“ -Xmx ”设置最大堆内存后再次运行。

 
 
 

  
  
  
# JAVA -Xmx100m MemEat 
  
  
  
. . . 
  
  
  
free memory: 8382264 
  
  
  
free memory: 7333672 
  
  
  
free memory: 6285080 
  
  
  
free memory: 5236488 
  
  
  
Exception in thread "main" JAVA.lang.OutOfMemoryError: JAVA heap space MemEat.main(MemEat.JAVA:8) 
 
 
 

可以看到JVM由于堆内存不足，自己退出了。这种在JVM添加参数的方式有个弊端：如果修改了容器的内存限制，还需要调整启动参数。为此在JAVA 8u144版本之后添加了动态调整的功能，能够根据用户设定的内存限制动态调整，启动参数如下：

 
 
 

  
  
  
# JAVA -XX:+UnlockExperimentalVMOptions -XX:+UseCGroupMemoryLimitForHeap MemEat 
 
 
 

当我们修改了内存参数后JVM便可以随之调整。JAVA对于容器的支持不断增强到最新的JAVA 10版本后，已经原生支持容器环境，无需添加任何参数。不仅如此，新版JAVA 10还支持CPU在容器内动态调整。如下所示JVM调整内存最大堆：

 
 
 

  
  
  
# docker  run -it -m 1024M --entrypoint bash openjdk:11-jdk    
  
  
  
# java -XX:+PrintFlagsFinal -version | grep MaxHeapSize 
  
  
  
  size_t MaxHeapSize = 268435456                
 
 
 

可以看到上面的最大堆调整到内存限制的四分之一，而非物理内存的四分之一。还可以支持CPU自适应，如下所示：

 
 
 

  
  
  
# docker  run -it --CPUs 2 ---entrypoint bash openjdk:11-jdk 
  
  
  
jshell> Runtime.getRuntime().availableProcessors() 
  
  
  
$1 ==> 2 
 
 
 

可以看到通过JAVA的API成功地获取到当前设置的CPU个数。

如果是其他编程语言希望获取到容器的CPU和内存限制，可以通过容器内的cgroup文件系统，如获取容器内存的限制：

 
 
 

  
  
  
# cat /sys/fs/cgroup/memory/memory.limit_in_bytes 
  
  
  
104857600 
 
 
 

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