一文徹底搞懂 CMS GC 參數配置

2019 年 11 月 28 日
筆記

近期整理多個 HBase 集群的 JVM 參數，發現都是默認的 CMS GC 配置，如何調優 JVM 參數就成了一個繞不過的話題。因此，為了尋求一個 CMS GC 的 JVM 合理參數配置，筆者參考多篇社區文章及相關部落格，總結了一些 CMS 相關的知識點，以及一套基於 CMS 的 JVM 參數配置。

CMS GC 要點

CMS（Concurrent Mark Sweep，並發-標記-清除）是目前最常用的 JVM 垃圾回收器，這裡不解釋 CMS 的工作過程，只記錄一些基礎要點以幫助理解後面的內容：

CMS 是一種基於並發、使用標記清除演算法的垃圾回收器。CMS 會儘可能讓 GC 執行緒與用戶執行緒並發執行，可以消除長時間的 GC 停頓（STW）。
CMS 不會對新生代做垃圾回收，默認只針對老年代進行垃圾回收。此外，CMS 還可以開啟對永久代的垃圾回收（或元空間），避免由於 PermGen 空間耗盡帶來 Full GC，JDK6以上受參數 -XX:+CMSClassUnloadingEnabled 控制，這個參數在 JDK8 之前默認關閉，JDK8 默認開啟了。
CMS 要與一個新生代垃圾回收器搭配使用，所謂"分代收集"。能與 CMS 配合工作的新生代回收器有 Serial 收集器和 ParNew 收集器，我們一般使用支援多執行緒執行的 ParNew 收集器。
使用 CMS GC 策略時，GC 類別可以分為：Young GC（又稱 Minor GC），Old GC（又稱 Major GC、CMS GC），以及Full GC。其中 Full GC 是對整個堆的垃圾回收，STW 時間較長，對業務影響較大，應該盡量避免 Full GC。

JVM 參數配置

經過理解各個參數的含義及取值影響，總結了以下的 JVM 參數配置，可以幾乎不用調整使用：

-Xmx32g -Xms32g -Xmn1g -Xss256k-XX:SurvivorRatio=2 -XX:MaxPermSize=256m-XX:+UseParNewGC-XX:+UseConcMarkSweepGC-XX:ParallelGCThreads=10-XX:ParallelCMSThreads=16-XX:+CMSParallelRemarkEnabled-XX:MaxTenuringThreshold=15-XX:+UseCMSCompactAtFullCollection-XX:+UseCMSInitiatingOccupancyOnly-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=70-XX:+CMSClassUnloadingEnabled-XX:-DisableExplicitGC-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError-verbose:gc-XX:+PrintGCDetails-XX:+PrintGCTimeStamps-XX:+PrintGCDateStamps-Xloggc:/app/log/hbase/gc-hbase-REGIONSERVER-`hostname`-`date +%Y%m%d`.log

如果是 64G 及以上的大堆，-Xmn 可以調整到2g，其他參數不變或微調。下面對一些重要的 JVM 參數介紹說明。

重點參數解析

以下參數解析都建立在使用 CMS GC 策略基礎上，這裡使用 CMS GC 表示老年代垃圾回收，Young GC 表示新生代垃圾回收。

① -Xmx, -Xms, -Xmn

-Xmx、-Xms 分別表示 JVM 堆的最大值，初始化大小。-Xmx 等價於-XX:MaxHeapSize，-Xms 等價於-XX:InitialHeapSize。

-Xmn表示新生代大小，等價於-XX:MaxNewSize、-XX:NewSize，這個參數的設置對 GC 性能影響較大，設置小了會影響 CMS GC 性能，設置大了會影響 Young GC 性能，建議取值範圍在1~3g，比如32g堆大小時可以設為1g，64g堆大小時可以設為2g，通常性能會比較高。

② -Xss

表示執行緒棧的大小，等價於-XX:ThreadStackSize，默認1M，一般使用不了這麼多，建議值256k。

③ -XX:SurvivorRatio

新生代中 Eden 區與 Survivor 區的比值，默認8，這個參數設置過大會導致 CMS GC 耗時過長，建議調小，使得短壽對象在Young區可以被充分回收，減少晉陞到Old區的對象數量，以此提升 CMS GC 性能。

④ -XX:+UseParNewGC, -XX:+UseConcMarkSweepGC

分別表示使用並行收集器 ParNew 對新生代進行垃圾回收，使用並發標記清除收集器 CMS 對老年代進行垃圾回收。

⑤ -XX:ParallelGCThreads, -XX:ParallelCMSThreads

分別表示 Young GC 與 CMS GC 工作時的並行執行緒數，建議根據處理器數量進行合理設置。

⑥ -XX:MaxTenuringThreshold

對象從新生代晉陞到老年代的年齡閾值（每次 Young GC 留下來的對象年齡加一），默認值15，表示對象要經過15次 GC 才能從新生代晉陞到老年代。設置太小會嚴重影響 CMS GC 性能，建議默認值即可。

⑦ -XX:+UseCMSCompactAtFullCollection

由於 CMS GC 會產生記憶體碎片，且只在 Full GC 時才會進行記憶體碎片壓縮（因此使用 CMS 垃圾回收器避免不了 Full GC）。這個參數表示開啟 Full GC 時的壓縮功能，減少記憶體碎片。

⑧ -XX:+UseCMSInitiatingOccupancyOnly ,

-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction

-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction 表示觸發 CMS GC 的老年代使用閾值，一般設置為 70~80（百分比），設置太小會增加 CMS GC 發現的頻率，設置太大可能會導致併發模式失敗或晉陞失敗。默認為 -1，表示 CMS GC 會由 JVM 自動觸發。

-XX:+UseCMSInitiatingOccupancyOnly 表示 CMS GC 只基於 CMSInitiatingOccupancyFraction 觸發，如果未設置該參數則 JVM 只會根據 CMSInitiatingOccupancyFraction 觸發第一次 CMS GC ，後續還是會自動觸發。建議同時設置這兩個參數。

⑨ -XX:+CMSClassUnloadingEnabled

表示開啟 CMS 對永久代的垃圾回收（或元空間），避免由於永久代空間耗盡帶來 Full GC。

在線工具

GC在線參數檢查與優化：https://xxfox.perfma.com
GC在線日誌分析：https://gceasy.io/

參考文檔

http://hbasefly.com/2016/08/09/hbase-cms-gc/
https://mp.weixin.qq.com/s/gddff77gPdi5s2Hc9HBtcg
https://mp.weixin.qq.com/s/euey8visBvINQNOF0AiACQ