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内存管理系统常常被视为实现系统性能最优的一块主要绊脚石因此在过去的几年里Java应用环境对高效执行内存调优的需求急剧增长受此影响JVM供应商开始一哄而上提供配置内存的特殊选项获取最优内存性能——没有中断最大限度地提高吞吐量——已经变得越来越复杂除了迫切需要高效的调优功能之外客户也十分明确地提出了简化操作的需求 解决问题的方法是以最小的开销提供自调优和具备自适应性的运行时环境目前一些新技术在实现系统性能最优的同时减少了调优的用户操作复杂性其中包括由应用程序决定Java堆的大小动态适应的垃圾回收和智能压缩 这篇文章讨论了内存调优的复杂性自调优内存系统的优势其中一些面向BEA WebLogic Jrockit研发的新特性将来可能会在BEA WebLogic Jrockit运用 内存调优 － 一个复杂的问题 由于Java应用程序具有平台独立性以及多样性的特点我们不可能创建出一个性能最优的通用内存配置因此使JVM针对不同环境实现内存调优的能力已经变得越来越重要 一般来说调优的目的就是通过调整JVM的某些特性以适应各个不同的应用系统最终达到优化性能的目的通常调整JVM到最优状态需要耗费大量的时间因此JVM提供商已经为客户提供了一些减少调优工作量的方法 常用的解决方法是为每个客户提供所需的启动选项为了满足每个客户的需要启动项目的数目已经增加到一个不可预见的数量这样做的一个不利影响就是客户必须首先具备一些JVM的知识才可以掌握如何使用和组合这些选项换句话说如果一个客户并不熟JVM的内部工作那么对他来说这个解决方法将要耗费大量的时间 另一个解决方法就是通过专门的咨询专家在站点提供调优服务咨询专家对于JVM的内部工作原理已经了解他们所要做的就是了解客户系统以便设置调优选项保证性能最优然而咨询专家了解客户系统的需求可能也需要大量的时间并且可能在与客户沟通的过程中由于涉及到一些客户不愿透漏的敏感和重要信息而发生沖突因此这个解决方案的开销同样很大 由于相对前几年来对性能高效和缩减开销的需求越来越备受关注没有可调优功能的JVM无法良好运作因此这样的JVM已经不再被接受然而现存的解决方案过于昂贵时间开销过大而且复杂性过高我们需要一个新的廉价快捷简便的解决方案 目的仍然是在使系统在对于JVM运行的所有平台上任何一个可能的应用程序始终保持性能最优对于新的发展趋势您不再需要了解您的系统相反您所要做得就是信任JVM可以找到最优的配置实现思想主要是创建一个JVM它可以通过利用开销较低的应用程序配置数据进行自调优自动地适应每一个客户应用程序 自调优内存系统的优势 相对于手动调优来说自调优内存系统不但减少了调优的时间而且也减少了调优所需要的开销除了获取与手动配置系统相当的性能之外自调优的机制还可以处理一个应用程序环境所需要的各种改变由于调优策略基于开销较低的应用程序配置数据因此一旦这些数据发生变化比如当一个应用程序需要变化调优就会发生因此自调优内存系统动态改变参数在任何时候都可以获得更好的性能而不再为满足某个应用程序系统的系统内存需求而在某个点（启动之前）对 JVM进行调优 自调优内存系统的优势在于JVM在获得或者说改善整体性能的同时也保持了简单的特性而唯一的限制就是系统所引入的每个动态参数的实现已经变得越来越复杂因此如何进行内存调优以此优化系统性能这个问题的责任已经回到了它本来该属于的地方内存系统开发者的办公桌上而不再成为需要客户所承担的花费时间或者知识的负担 自适应的内存管理 在JVM提供商中一个新的趋势就是研究自调优的特性BEA WebLogic Jrockit已经在探索和开发不同的自适应特性方面做了很多工作不久将会推出一个新的自调优内存管理系统在这个系统中采用了其中的一些新特性 由应用环境决定Java堆的调整 BEA WebLogic Jrockit实现的特性之一就是在运行时扩展和缩减Java堆这一动态特性消除了通过明确设置启动选项标志实现优化性能的需要 Xms [size] [g|G|m|M|k|K] (initial heap size) Xmx [size] [g|G|m|M|k|K] (maximum heap size) 这也就意味着用户不再需要充分了解他们应用程序系统的内存需求相反地他们可以相信JVM内存系统可以根据应用程序的需求调整堆大小缩减和扩展通常由堆的使用情况决定这一特性的发展同时也需要考虑到其他应用程序的内存需求或者JVMs的运行以及应用程序的权限如果内存的需求突然增加堆尺寸将动态增长相反如果内存需求减少那么JVM可能会考虑减少Java 堆的尺寸 在一些系统中应用程序可能会在某些特定的点上处于闲置状态对于这样的系统考虑应用程序的权限是十分有用的当权限较低的应用程序进入睡眠状态时Java 堆可能会暂时收缩在可能的情况下为权限更高的应用程序提供更多的可用内存 动态垃圾回收 在运行时更改垃圾回收机制是另一个已经实现的特性利用这个特性可以增加BEA WebLogic JRockit内存管理系统的灵活性某个垃圾回收策略对应用程序运行的某个阶段来说是最优的那么对于另外一个阶段可能会有另一个机制是最优的通过让JVM决定在每个垃圾回收点上使用哪个垃圾回收机制可以获得更好的性能通过使用这个自动配置垃圾回收器的特性可以实现在运行时动态改变垃圾回收策略因此理论上不再需要用户设置启动选项的标志 Xgc: [gencon | singlecon | parallel] 另一个可以增加垃圾回收动态特性的方法是自动化nursery管理在某些情况下某个nursery可能在一个应用程序的整个运行过程中都没有用到因此可以在需要时再将一个nuersery置为使能状态以此进一步提高性能用户不再需要理解垃圾回收机制的内部工作原理就可以获取最优的应用程序性能 由于这一特性仍处在实验阶段用户目前只能通过使用启动选项标志实现适应性的垃圾回收系统 Xgcprio: [throughput | pausetime] 我们需要设置优先级为垃圾回收系统提供信息告诉它当前什么是更重要的短期的中断(中止时间)还是最大可能的吞吐量 智能压缩 系统碎片是系统性能的另一个绊脚石比如离散在Java堆的小的空闲内存碎片可能引起内存分配失败尽管在理论上当前的空闲内存可能可以满足分配的需要 通过压缩可以防止碎片产生并且这种方法已经使用了相当长的时间压缩意味着压缩已经分配的内存碎片到Java堆的特定区域中以便可以释放更大的连续内存空间 关于Java堆中的哪些区域需要被压缩的启发式算法已经重新设计并且得到了改进但是目前还没有实现以前以某种预定义的顺序决定压缩区域当然这的确可以减少碎片但是使用这种方法即使压缩失败也会耗费很多时间因为一个不包括任何碎片的区域也可能会被选作压缩对象新的方法是根据开销的应用程序配置数据决定需要进行压缩的区域这些应用程序配置数据通常可以反映出哪些区域最有压缩价值另一个已经设计完成但是尚未实现的改进方法是根据应用程序决定压缩面积的大小在那些碎片已经成为问题的应用程序系统中这些新的特性实现代替了明确设置压缩区域大小或者压缩率的需要 展望未来 现在内存管理发展的一个主要方向就是实现改进并且探索自调优特性全面目标是通过去除启动选项开销简化系统同时保持高性能 进一步考虑发展标准可能会发现其他一些解决时间消耗和费用开销的问题比如动态改善启发避免最坏情况下一代JVM将吸取原来的经验并且分析运行状况而不断改善性能 再深入考虑一下可以设想JVM可以查找错误并且自动分析和创建错误报告发送他们到相关的接收者最后设想JVM可以针对每个不同的应用系统自动地实现启发式优化而不再需要指定任何一个启动选项标志 结束语 正如前面所提到的今天客户从技术上使用先进的JVM的主要目标是尽可能简单高效的优化性能 为了实现这个目标为BEA WebLogic Jrockit设计的自调优内存管理系统可以维护通过强有力的调优获取的高性能同时减少了调优的复杂性以及用户的开销和工作量 通过解除用户的负担不再需要他们了解内存管理系统的内部工作原理决定调优决策在获得系统简便的同时也实现了一个更加灵活的运行系统在应用程序的整个生命周期运行系统都会参考应用程序的各种需求和变化 打破了实现高效调优和保持操作简便之间的沖突 |
