对于我的应用程序，Java进程使用的内存远远大于堆大小。
容器运行所在的系统开始出现内存问题，因为容器占用的内存比堆大小大得多。
堆大小设置为128 MB(-Xmx128m -Xms128m)，而容器最多占用1GB的内存。正常情况下需要500MB。如果docker容器的限制低于(例如mem_limit=mem_limit=400MB)，则进程将被操作系统的内存不足杀手杀死。
您能解释一下为什么Java进程使用的内存比堆多吗？如何正确调整Docker内存限制的大小？有没有办法减少Java进程的堆外内存占用量？
我使用Native memory tracking in JVM的命令收集了有关此问题的一些详细信息。
从主机系统，我获得了容器使用的内存。
$ docker stats --no-stream 9afcb62a26c8
CONTAINER ID NAME CPU % MEM USAGE / LIMIT MEM % NET I/O BLOCK I/O PIDS
9afcb62a26c8 xx-xxxxxxxxxxxxx-xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx.0acbb46bb6fe3ae1b1c99aff3a6073bb7b7ecf85 0.93% 461MiB / 9.744GiB 4.62% 286MB / 7.92MB 157MB / 2.66GB 57
从容器内部，获取该进程使用的内存。
$ ps -p 71 -o pcpu,rss,size,vsize
%CPU RSS SIZE VSZ
11.2 486040 580860 3814600
$ jcmd 71 VM.native_memory
71:
Native Memory Tracking:
Total: reserved=1631932KB, committed=367400KB
- Java Heap (reserved=131072KB, committed=131072KB)
(mmap: reserved=131072KB, committed=131072KB)
- Class (reserved=1120142KB, committed=79830KB)
(classes #15267)
( instance classes #14230, array classes #1037)
(malloc=1934KB #32977)
(mmap: reserved=1118208KB, committed=77896KB)
( Metadata: )
( reserved=69632KB, committed=68272KB)
( used=66725KB)
( free=1547KB)
( waste=0KB =0.00%)
( Class space:)
( reserved=1048576KB, committed=9624KB)
( used=8939KB)
( free=685KB)
( waste=0KB =0.00%)
- Thread (reserved=24786KB, committed=5294KB)
(thread #56)
(stack: reserved=24500KB, committed=5008KB)
(malloc=198KB #293)
(arena=88KB #110)
- Code (reserved=250635KB, committed=45907KB)
(malloc=2947KB #13459)
(mmap: reserved=247688KB, committed=42960KB)
- GC (reserved=48091KB, committed=48091KB)
(malloc=10439KB #18634)
(mmap: reserved=37652KB, committed=37652KB)
- Compiler (reserved=358KB, committed=358KB)
(malloc=249KB #1450)
(arena=109KB #5)
- Internal (reserved=1165KB, committed=1165KB)
(malloc=1125KB #3363)
(mmap: reserved=40KB, committed=40KB)
- Other (reserved=16696KB, committed=16696KB)
(malloc=16696KB #35)
- Symbol (reserved=15277KB, committed=15277KB)
(malloc=13543KB #180850)
(arena=1734KB #1)
- Native Memory Tracking (reserved=4436KB, committed=4436KB)
(malloc=378KB #5359)
(tracking overhead=4058KB)
- Shared class space (reserved=17144KB, committed=17144KB)
(mmap: reserved=17144KB, committed=17144KB)
- Arena Chunk (reserved=1850KB, committed=1850KB)
(malloc=1850KB)
- Logging (reserved=4KB, committed=4KB)
(malloc=4KB #179)
- Arguments (reserved=19KB, committed=19KB)
(malloc=19KB #512)
- Module (reserved=258KB, committed=258KB)
(malloc=258KB #2356)
$ cat /proc/71/smaps | grep Rss | cut -d: -f2 | tr -d " " | cut -f1 -dk | sort -n | awk '{ sum += $1 } END { print sum }'
491080
该应用程序是一个Web服务器，使用Jetty/Jersey/CDI捆绑在一个36 MB的胖子中。
使用以下版本的OS和Java(在容器内部)。 Docker镜像基于
openjdk:11-jre-slim。$ java -version
openjdk version "11" 2018-09-25
OpenJDK Runtime Environment (build 11+28-Debian-1)
OpenJDK 64-Bit Server VM (build 11+28-Debian-1, mixed mode, sharing)
$ uname -a
Linux service1 4.9.125-linuxkit #1 SMP Fri Sep 7 08:20:28 UTC 2018 x86_64 GNU/Linux
https://gist.github.com/prasanthj/48e7063cac88eb396bc9961fb3149b58
最佳答案
Java进程使用的虚拟内存远远超出了Java Heap的范畴。您知道，JVM包括许多子系统:垃圾收集器，类加载，JIT编译器等，所有这些子系统都需要一定数量的RAM才能起作用。
JVM不是RAM的唯一使用者。 native 库(包括标准Java类库)也可以分配 native 内存。这对于 native 内存跟踪甚至是不可见的。 Java应用程序本身也可以通过直接ByteBuffers使用堆外内存。
那么，什么需要占用Java进程中的内存呢？
JVM部分(主要由 native 内存跟踪显示)
最明显的部分。这是Java对象所在的位置。堆占用
-Xmx内存量。GC结构和算法需要额外的内存来进行堆管理。这些结构包括标记位图，标记堆栈(用于遍历对象图)， memset (用于记录区域间引用)等。其中一些是直接可调的，例如
-XX:MarkStackSizeMax，其他取决于堆布局，例如G1区域(-XX:G1HeapRegionSize)越大，记住的集合就越小。GC内存开销因GC算法而异。
-XX:+UseSerialGC和-XX:+UseShenandoahGC具有最小的开销。 G1或CMS可能会轻易使用大约总堆大小的10％。包含动态生成的代码:JIT编译的方法，解释器和运行时 stub 。它的大小受
-XX:ReservedCodeCacheSize限制(默认为240M)。关闭-XX:-TieredCompilation可以减少已编译代码的数量，从而减少代码缓存的使用。JIT编译器本身也需要内存来完成其工作。可以通过关闭“分层编译”或减少编译器线程数
-XX:CICompilerCount来再次减少这种情况。类元数据(方法字节码，符号，常量池，注释等)存储在称为元空间的堆外区域中。加载的类越多-使用的元空间越多。总使用量可以受
-XX:MaxMetaspaceSize(默认为无限制)和-XX:CompressedClassSpaceSize(默认为1G)限制。JVM的两个主要哈希表:Symbol表包含名称，签名，标识符等，而String表包含对嵌入字符串的引用。如果“ native 内存跟踪”通过字符串表指示大量内存使用，则可能意味着应用程序过度调用了
String.intern。线程堆栈还负责占用RAM。堆栈大小由
-Xss控制。默认值为每个线程1M，但是幸运的是情况还不错。 OS会延迟分配内存页面，即在首次使用时分配内存页面，因此实际内存使用量会低得多(每个线程堆栈通常为80-200 KB)。我写了一个script来估计有多少RSS属于Java线程堆栈。分配本地内存的还有其他JVM部分，但是它们通常不会在总内存消耗中发挥重要作用。
直接缓冲区
应用程序可以通过调用
ByteBuffer.allocateDirect显式请求堆外内存。默认的堆外限制等于-Xmx，但是可以用-XX:MaxDirectMemorySize覆盖。直接字节缓冲区包含在NMT输出的Other部分(或JDK 11之前的Internal)中。通过JMX可以看到已使用的直接内存量，例如在JConsole或Java Mission Control中:
除了直接的ByteBuffer外，还可以有
MappedByteBuffers-映射到进程的虚拟内存的文件。 NMT不会跟踪它们，但是，MappedByteBuffers也可以占用物理内存。而且没有简单的方法来限制他们可以服用多少。您可以通过查看进程内存映射来查看实际用法:pmap -x <pid>Address Kbytes RSS Dirty Mode Mapping
...
00007f2b3e557000 39592 32956 0 r--s- some-file-17405-Index.db
00007f2b40c01000 39600 33092 0 r--s- some-file-17404-Index.db
^^^^^ ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
由
System.loadLibrary加载的JNI代码可以分配所需的尽可能多的堆外内存，而无需JVM端的控制。这也涉及标准的Java类库。特别是，未关闭的Java资源可能会成为 native 内存泄漏的来源。典型的示例是ZipInputStream或DirectoryStream。JVMTI代理(尤其是
jdwp调试代理)也可能导致过多的内存消耗。This answer描述了如何使用async-profiler分析 native 内存分配。
分配器问题
进程通常直接从OS(通过
mmap系统调用)或通过使用malloc(标准libc分配器)来请求 native 内存。反过来，malloc使用mmap向操作系统请求大块内存，然后根据其自己的分配算法来管理这些块。问题是-该算法可能导致碎片和excessive virtual memory usage。jemalloc (一种替代分配器)通常比常规libc malloc看起来更聪明，因此切换到jemalloc可能会导致占用的空间较小。结论
由于有太多因素需要考虑，因此无法保证有办法估算Java进程的全部内存使用量。
Total memory = Heap + Code Cache + Metaspace + Symbol tables +
Other JVM structures + Thread stacks +
Direct buffers + Mapped files +
Native Libraries + Malloc overhead + ...
设置Docker限制的一种可能方法是在进程的“正常”状态下观察实际的内存使用情况。有用于调查Java内存消耗问题的工具和技术:Native Memory Tracking，pmap，jemalloc和async-profiler。
更新
这是我的演示文稿Memory Footprint of a Java Process的记录。
在本视频中，我讨论了Java进程中可能消耗内存的内容，如何监视和限制某些内存区域的大小以及如何分析Java应用程序中的 native 内存泄漏。
关于Java使用的内存多于堆大小(或正确大小的Docker内存限制)，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题： https://stackoverflow.com/questions/54713829/