Java 10 牵手 Docker，新特性完美解决服务器资源分配问题
本文首发自“Docker公司”公众号（ID：docker-cn）
编译丨小东
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许多运行在 Java 虚拟机（JVM）上的应用程序（包括像 Apache Spark 和 Kafka 这类的数据服务器和传统企业应用程序）都已经实现了在容器中运行。最近，在容器中运行 JVM 会出现内存和 CPU 用量分配有误的问题，从而导致性能下降。出现这个问题的原因是因为 Java 没有识别出它正在容器中运行。随着 Java 10 的发布，JVM 现在可以通过容器控制组（cgroups）来识别约束集。内存和 CPU 约束都可以直接在容器中管理 Java 应用程序，包含以下几点：
- 遵守在容器中设置的内存限制；
- 在容器中设置可用的 CPU；
- 在容器中设置 CPU 约束；
Java 10 的改进已经在 Docker for Mac/Windows 和 Docker 企业版环境中实现。
容器内存限制
在 Java 9之前，JVM 不能通过使用容器标签来识别内存和 CPU 的限制集。但在 Java 10中，它可以自动的识别和执行内存限制。
Java 定义了一个服务器类机器，它具有2个CPU和2GB内存，它的默认堆（heap）大小为四分之一的物理内存。举个例子，Docker EE 安装有2GB内存和4个CPU。比较它在 Java 8和 Java 10中运行容器的区别，首先来看 Java 8：
docker container run -it -m512 --entrypoint bash openjdk:latest
$ docker-java-home/bin/java -XX:+PrintFlagsFinal -version | grep MaxHeapSize
uintx MaxHeapSize : = 524288000 {product}
openjdk version "1.8.0_162"
最大堆（heap）大小为512M或由 Docker EE安装设置的2GB的四分之一，而不是容器上限制集设置的512M。相比之下，在 Java 10上运行相同的命令显示容器中的内存限制集非常接近预期的128 M：
docker container run -it -m512M --entrypoint bash openjdk:10-jdk
$ docker-java-home/bin/java -XX:+PrintFlagsFinal -version | grep MaxHeapSize
size_t MaxHeapSize = 134217728 {product} {ergonomic}
openjdk version "10" 2018-03-20
设置可用 CPU
默认情况下，每个容器对主机的 CPU 周期访问是没有限制的。我们可以设置各种约束来限制容器访问主机的 CPU 周期。Java 10可以识别这些限制：
docker container run -it --cpus 2 openjdk:10-jdk
jshell> Runtime.getRuntime().availableProcessors()
$1 ==> 2
分配给 Docker EE 的所有 CPU 都获得相同比例的 CPU 周期。可以通过相对于所有其它运行中容器的权重来更改容器的 CPU 份额权重从而修改这个比例。只有当 CPU 密集型进程运行时这个比例才会启用。当在容器中的任务空闲时，其它容器可以使用剩余的 CPU 时间量。实际的 CPU 时间量取决于系统上运行的容器数量。这些可以在 Java 10中设置，如下所示：
docker container run -it --cpu-shares 2048 openjdk:10-jdk
jshell> Runtime.getRuntime().availableProcessors()
$1 ==> 2
“cpuset”约束集就是哪些CPU允许在 Java 10中执行，如下所示：
docker run -it --cpuset-cpus="1,2,3" openjdk:10-jdk
jshell> Runtime.getRuntime().availableProcessors()
$1 ==> 3分配内存和 CPU
有了 Java 10，就可以使用容器设置来估计部署应用程序所需的内存和 CPU 的分配。我们假设已经确定了容器中运行的每个进程的内存堆（heap）和 CPU 需求，并设置好了 JAVA_OPTS。举个例子，如果您有一个跨10个节点分布的应用程序，其中有五个节点需要512Mb的内存，CPU 利用率权重为1024，另外五个节点需要256Mb的内存，CPU 利用率权重为512。请注意，1个CPU的份额比例由1024表示。
该应用程序至少需要分配5Gb大小的内存，如下所示：
512Mb x 5 = 2.56 Gb
256Mb x 5 = 1.28 Gb
该应用程序需要8个CPU才能有效运行，如下所示：
1024 x 5 = 5 CPUs
512 x 5 = 3 CPUs
最佳实践建议：之前的 Java 需要对应用程序进行性能分析来确定为每一个运行在 JVM 中的进程分配内存和 CPU。但是，Java 10 消除了这种分析猜测，通过容器设置来防止在 Java 应用程序中出现内存不足的错误以及分配足够的 CPU 来处理工作负载。
