JVM——性能监控与故障处理工具

作者: 小波同学 | 来源:发表于2021-06-19 23:43 被阅读0次

性能监控与故障处理工具

命令行工具：jps、jinfo、jstack、jmap、jstat、jstatd、jcmd。

图形化工具：JConsole、jmc、VisualVM。

两种连接方式：JMX、jstatd。

JVM监控工具的作用

1、对JVM运行期间的内部情况进行监控，比如：对JVM参数、CPU、内存、堆等信息的查看。
2、辅助进行性能调优。
3、辅助解决应用运行时的一些问题，比如：OutOfMemoryError、内存泄漏、线程死锁、锁争用、Java进程消耗CPU过高等等。

jps：虚拟机进程状况工具

jps(JVM Process Status Tool)可以列出正在运行的虚拟机进程，并显示虚拟机执行主类（Main Class，main()函数所在的类）名称以及这些进程的本地虚拟机唯一ID（Local Virtual Machine Identifier,LVMID），即进程ID。

jps命令格式

jps [options] [hostid]

参数：
 -q：只输出LVMID（进程id），省略主类的名称。

-m：数据虚拟机进程启动时传递给主类main()函数的参数。

-l：输出主类的全名，如果进程执行的是Jar包，输出Jar路径。

-v：数据虚拟机进程启动时JVM参数。

命令格式的各种参数的含义就不再解释，主要介绍一下常见的用法，有想深入了解的去看上面地址的官方文档

jps可以通过RMI（Remote Method Invocation，远程方法调用）协议查询开启了RMI服务的远程虚拟机进程状态，hostid为RMI注册表中注册的主机名。

不指定hostid就默认为当前主机或服务器。

jinfo：Java配置信息工具

jinfo（Configuration Info for Java）的作用是实时地查看和调整虚拟机各项参数。使用jps命令的-v参数可以查看虚拟机启动时显式指定的参数列表，但如果想知道未被显式指定的参数的系统默认值，除了去找资料外，就只能使用jinfo的-flag选项进行查询了（如果只限于JDK 1.6或以上版本的话，使用java-XX：+PrintFlagsFinal查看参数默认值也是一个很好的选择）

jinfo 命令格式

jinfo [ option ] pid

参数：
-v：查看虚拟机启动时显式指定的参数列表。

-flag name：打印指定java虚拟机的参数值。

-flag name=value：修改一部分运行期可修改的虚拟机参数值。

-flag [+|-]name：设置或取消指定java虚拟机参数的布尔值。

jstack：Java堆栈跟踪工具

jstack（Stack Trace for Java）命令用于生成虚拟机当前时刻的线程快照（一般称为threaddump或者javacore文件），即查看某个Java进程内的线程堆栈信息。

线程快照就是当前虚拟机内每一条线程正在执行的方法堆栈的集合，生成线程快照的主要目的是定位线程出现长时间停顿的原因，如线程间死锁、死循环、请求外部资源导致的长时间等待等都是导致线程长时间停顿的常见原因。线程出现停顿的时候通过jstack来查看各个线程的调用堆栈，就可以知道没有响应的线程到底在后台做些什么事情，或者等待着什么资源。

jstack命令格式

jstack [ options ] pid

参数：
-F：当正常输出的请求不被响应时，强制输出线程堆栈。

-l：除了堆栈外，显示关于锁的附加信息。

-m：显示本地方法的堆栈（C/C++）。

jmap：Java内存映像工具

jmap（Memory Map for Java）命令用于生成堆转储快照（一般称为heapdump或dump文件）。如果不使用jmap命令，要想获取Java堆转储快照，还有一些比较“暴力”的手段：譬如-XX：+HeapDumpOnOutOfMemoryError参数，可以让虚拟机在OOM异常出
现之后自动生成dump文件，通过-XX：+HeapDumpOnCtrlBreak参数则可以使用[Ctrl]+[Break]键让虚拟机生成dump文件，又或者在Linux系统下通过Kill-3命令发送进程退出信号“吓唬”一下虚拟机，也能拿到dump文件。

jmap命令格式

jmap [ options ] pid

参数：
-dump：生成Java堆转储快照。格式为： -dump:[live,]format=b,file=<filename>，其中live子参数说明是否只dump出存活的对象。

-heap：显示java堆详细信息，如使用哪种回收器，参数配置，分带状况等。只在Linux/Solaris平台下有效。

-histo：显示堆中对象统计信息，包括类，实例数量，合计容量。

-F：当虚拟机进程对-dump选项没有响应时，可使用这个选项强制生成dump快照。只在Linux/Solaris平台下有效。

jstat：虚拟机统计信息监视工具

jstat（JVM Statistics Monitoring Tool）是用于监视虚拟机各种运行状态信息的命令行工具。它可以显示本地或者远程虚拟机进程中的类装载、内存、垃圾收集、 JIT编译等运行数据，在没有GUI图形界面，只提供了纯文本控制台环境的服务器上，它将是运行期定位虚拟机性能问题的首选工具。

jstat命令格式

jstat [ generalOption | outputOptions vmid [ interval[s|ms] [ count ] ]

参数：
-class：监视类装载，卸载数量，总空间以及类装载锁消耗的时间。

-gc：监视Java堆状况，包括Eden区，两个survivor区，老年代，永久代的容量，已用空间，GC时间合计等信息。

-gcutil：监视内容与-gc基本相同，但输出主要关注已使用空间占总空间的百分比。

-gcnew：监视新生代GC状况。

-gcold：监视老年代GC状况。

-compiler：输出JIT编译器编译过的方法，耗时等信息。

-printcompilation：输出已经被JIT编译的方法。

jstatd：即虚拟机的jstat守护进程

jstatd，即虚拟机的jstat守护进程，主要用于监控JVM的创建与终止，并提供一个接口允许远程监控工具依附到在本地主机上运行的JVM。

jstatd工具是一个RMI服务器应用程序，主要用于监控HotSpot Java 虚拟机的创建与终止，并提供一个接口以允许远程监控工具附加到本地主机上运行的JVM上。

jstatd服务器需要在本地主机上存在一个RMI注册表。jstatd服务器将尝试在默认端口或-p port选项指定的端口附加到该RMI注册表上。如果RMI注册表不存在，jstatd应用程序将会自动创建一个，并绑定到-p port选项指定的端口上，如果省略了-p port选项，则绑定到默认的RMI注册表端口。你可以通过指定-nr选项来抑制内部RMI注册表的创建。

注意：此工具是不受支持的，并且无法确定在未来版本的JDK中是否可用。目前，此工具不适用于Windows 98和Windows ME平台。

jstatd命令格式

jstatd [ options ]

参数：
-nr：当找不到现有的RMI注册表时，不尝试使用jstatd进程创建一个内部的RMI注册表。

-p  port：在指定的端口查找RMI注册表。如果没有找到，并且没有指定-nr选项，则在该端口自行创建一个内部的RMI注册表。

-n  rminame：RMI注册表中绑定的RMI远程对象的名称。默认的名称为JStatRemoteHost。如果多个jstatd服务器在同一主机上运行，你可以通过指定该选项来让每个服务器导出的RMI对象具有唯一的名称。不管如何，这样做需要将唯一的服务器名称包含进监控客户端的hostid和vmid字符串中。

-Joption：将选项参数传递给被javac调用的java启动程序。例如，-J-Xms48m设置启动内存为48 MB。使用-J将选项参数传递给执行Java应用程序的底层虚拟机，这是一种常见惯例。

jcmd：JVM诊断命令行工具

JDK7 update 4，新增了一个jcmd诊断命令行工具，它是一个多功能的工具，将诊断命令请求发送到正在运行的Java虚拟机，可以导出堆栈，查看jvm进程，导出线程信息，执行GC等。

jcmd没有提供远程方法方式，只能查看本地的jvm信息：

jcmd <pid | main class> <command ...|PerfCounter.print|-f file>

参数含义：
jcmd PID VM.uptime：查看 JVM 的启动时长。

jcmd PID GC.class_histogram：查看 JVM 的类信息，这个可以查看每个类的实例数量和占用空间大小。

jcmd PID Thread.print：查看 JVM 的Thread Dump。

jcmd PID GC.heap_dump FILE_NAME：查看 JVM 的Heap Dump,注意，如果只指定文件名，默认会生成在启动 JVM 的目录里。

jcmd PID VM.system_properties：查看 JVM 的属性信息。

jcmd PID VM.flags：查看 JVM 的启动参数,注意，可以看到 -X 和 -XX 的参数信息。

jcmd PID VM.command_line：查看 JVM 的启动命令行。

jcmd PID GC.run_finalization：对 JVM 执行 java.lang.System.runFinalization(),尽量b别去调用这个对象的finalize方法。

jcmd PID GC.run：对 JVM 执行 java.lang.System.gc()，告诉垃圾收集器打算进行垃圾收集，而垃圾收集器进不进行收集是不确定的。

jcmd PID PerfCounter.print：查看 JVM 的性能。

JConsole：基于JMX的可视化监视、管理工具

Jconsole （Java Monitoring and Management Console），JDK自带的，一种基于JMX的可视化监视、管理工具。

可以在系统有一定负荷的情况下使用；对垃圾回收算法有很详细的跟踪。

jconsole [ -interval=n ] [ -notile ] [ -pluginpath <path> ] [ -version ] [ connection ... ]

  -interval：将更新间隔设置为 n 秒 (默认值为 4 秒)
  -notile：初始不平铺窗口 (对于两个或多个连接)
  -pluginpath：指定 jconsole 用于查找插件的路径
  -version：输出程序版本

  connection = pid || host:port || JMX URL (service:jmx:<协议>://...)
  pid         目标进程的进程 ID
  host        远程主机名或 IP 地址
  port        远程连接的端口号

  -J          指定运行 jconsole 的 Java 虚拟机的输入参数

执行命令后，打开新建连接窗口，有两种

1）本地进程
2）远程进程

1、概述

显示有关Java VM和监视值的概述信息，包括CPU使用情况，内存使用情况，线程计数以及Java VM中加载的类的图形监视信息

2、内存

显示有关内存消耗和内存池的信息

“内存”选项卡具有“执行GC”按钮，可以随时单击该按钮以执行垃圾回收。

该图表显示了Java VM随时间的内存使用情况，堆和非堆内存以及特定内存池的内存使用情况。

Java VM管理两种内存：堆内存和非堆内存，这两种内存都是在Java VM启动时创建的。

1）堆内存是运行时数据区，Java VM从中为所有类实例和数组分配内存。堆可以是固定的或可变的大小。垃圾收集器是一个自动内存管理系统，可回收对象的堆内存。
- A.Eden Space：
  伊甸区，对象被创建的时候首先放到Eden Space，进行垃圾回收后，不能被回收的对象被放入到空的Survivor区域
- B.Survivor Space：
  幸存者区，用于保存在eden space内存区域中经过垃圾回收后没有被回收的对象
  Survivor Space分为两个空间大小一样的区域，分别是To Survivor和From Survivor，并且始终保持一个Survivor是空的

Eden Space和Survivor Space都属于新生代

对新生代进行垃圾回收被称为Minor GC（或Young GC），每一次Minor GC后留下来的对象age（就是用来判断对象是否进入老年的标志）加1

* C.Old Gen：
老年代，用于存放新生代中经过多次垃圾回收仍然存活的对象，也有可能是新生代分配不了内存的大对象会直接进入老年代。
经过多次垃圾回收都没有被回收的对象，这些对象的age已经足够old了，就会放入到老年代。
当老年代被放满之后，虚拟机会进行垃圾回收，称之为Major GC。由于Major GC除并发GC外均需对整个堆进行扫描和回收，因此又称为Full GC

堆内存默认为物理内存的1/64(<1GB)；默认空余堆内存小于40%时，JVM就会增大堆直到-Xmx的最大限制，可以通过MinHeapFreeRatio参数进行调整；默认空余堆内存大于70%时，JVM会减少堆直到-Xms的最小限制，可以通过MaxHeapFreeRatio参数进行调整。

2）非堆内存包括在Java VM的内部处理或优化所需的所有线程和内存之间共享的方法区域。

它存储每类结构，例如运行时常量池，字段和方法数据，以及方法和构造函数的代码。

方法区域在逻辑上是堆的一部分，但是根据实现，Java VM可能不会垃圾收集或压缩它。

与堆存储器一样，方法区域可以是固定的或可变的大小。方法区域的内存不需要是连续的。

* A.Metaspace：
元空间，是方法区的在HotSpot jvm 中的实现，方法区主要用于存储类的信息、常量池、方法数据、方法代码等。方法区逻辑上属于堆的一部分，但是为了与堆进行区分，通常又叫“非堆”。

* B.Code Cache：
HotSpot Java VM还包括代码缓存，其中包含用于编译和存储本机代码的内存。

* C.Compressed Class Space：压缩类空间

3、线程

显示有关线程使用的信息

红色：峰值线程数，蓝色：活动线程数。

左下角的线程列表列出了所有活动线程

单击“线程”列表中的线程名称，以显示有关该线程的信息，包括线程名称，状态和堆栈跟踪。

4、类监控加载

显示有关类加载的信息

红线是加载的类的总数（包括随后卸载的类），蓝线是当前加载的类的数量。

“详细信息”部分显示自Java VM启动以来加载的类的总数，当前加载的数量和卸载的数量。

通过选中右上角的复选框将类加载跟踪设置为详细输出

5、VM信息

提供有关Java VM的信息

6、MBean

显示了所有在platform. MBeanserver上注册的MBeans的信息

左边的树形结构显示了所有的MBean

选择了一个MBean之后，其属性、操作、通知和其他信息会在右边显示

两种远程连接方式

JMX连接可以查看：系统信息、CPU使用情况、线程多少、手动执行垃圾回收等比较偏于系统层面的信息。
jstatd连接方式可以提供：JVM内存分布详细信息、垃圾回收分布图、线程详细信息、甚至可以看到某个对象使用内存的大小。

远程连接Tomcat

配置JMX的支持，需要在tomcat的catalina.sh里面添加一些设置：
修改Tomcat下的bin/catalina.sh文件，搜索 Execute The Requested Command ，在下方添加以下内容（ip修改成自己的）：

CATALINA_OPTS="$CATALINA_OPTS 
    -Dcom.sun.management.jmxremote=true
    -Djava.rmi.server.hostname=10.1.1.52 
    -Dcom.sun.management.jmxremote.port=1099 
    -Dcom.sun.management.jmxremote.ssl=false 
    -Dcom.sun.management.jmxremote.authenticate=false"

需要开启鉴权功能（用户密码登录监视），修改成以下内容：

CATALINA_OPTS="$CATALINA_OPTS 
    -Dcom.sun.management.jmxremote=true 
    -Djava.rmi.server.hostname=10.1.1.52 
    -Dcom.sun.management.jmxremote.port=1099 
    -Dcom.sun.management.jmxremote.ssl=false 
    -Dcom.sun.management.jmxremote.authenticate=true 
    -Dcom.sun.management.jmxremote.password.file=../conf/jmxremote.password 
    -Dcom.sun.management.jmxremote.access.file=../conf/jmxremote.access"

server.hostname：ip
jmxremote.port：开启jmx的端口
jmxremote.ssl：是否开启ssl（false/true）
jmxremote.authenticate：是否开启鉴权功能，账号密码远程监控（false/true）
jmxremote.password.file：密码文件路径
jmxremote.access.file：权限文件路径

创建文件

touch jmxremote.password jmxremote.access
在JAVA_HOME\jre\lib\management下有模板

jmxremote.password文件添加以下内容：

#(123456、123456789为密码)
monitorRole 123456 
controlRole 123456789

jmxremote.access文件添加以下内容：

monitorRole   readonly
controlRole   readwrite

新建完成这两个文件要修改jmxremote.password的权限

#赋值权限
chmod 600 jmxremote.password

配置jstatd(jdk13)：1、自定义一个statd.policy文件，添加：

grant codebase "jrt:/jdk.jstatd" {
    permission java.security.AllPermission;
};

grant codebase "jrt:/jdk.internal.jvmstat" {
    permission java.security.AllPermission;
};

然后在JDK_HOME/bin下面运行jstatd，示例如：

./jstatd -J -Djava.rmi.server.hostname=192.168.1.102 -J -Djava.security.policy=java.policy=java.policy -p 1099 &

参考：
https://blog.csdn.net/zzti_erlie/article/details/86517158