优化Ubuntu Tomcat内存使用技巧

Ubuntu 上 Tomcat 内存与并发的实用优化指南

一 基线评估与容量规划

• 明确业务类型与负载特征：CPU 密集（计算/模板渲染）与 IO 密集（数据库、外部 API、文件）对线程与 GC 策略影响不同。
• 设定容量上限：为 Tomcat 进程预留足够的堆外内存（线程栈、元空间、Direct Memory、JNI、容器/监控代理等），避免与系统和其他服务争用。
• 建立监控基线：持续观察堆使用、GC 停顿、线程数、请求排队与时延，作为调参依据与回滚标准。

二 JVM 内存与 GC 设置

• 放置位置与原则：将内存与 GC 参数放入 $CATALINA_OPTS（仅 Tomcat 生效），避免污染系统其他 Java 进程；生产建议固定堆大小，避免运行期扩缩带来的抖动（即 -Xms == -Xmx）。
• Java 8 与更早版本（含 PermGen）
  • 示例（请按机器内存与负载调整）：
    • JAVA_OPTS=“$JAVA_OPTS -server -Xms2g -Xmx2g -XX:MetaspaceSize=256m -XX:MaxMetaspaceSize=512m -XX:+UseG1GC -XX:MaxGCPauseMillis=200 -XX:G1HeapRegionSize=16m -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCDateStamps -Xloggc:$CATALINA_HOME/logs/gc.log -XX:+UseGCLogFileRotation -XX:NumberOfGCLogFiles=5 -XX:GCLogFileSize=10M”
  • 说明：
    • 使用 G1GC 以获得可预测的停顿并减少 Full GC 风险；配合 MaxGCPauseMillis 与 G1HeapRegionSize 做稳态调优。
    • 开启 GC 日志 与日志轮转，便于排障与回溯。
• Java 11+（Metaspace，无 PermGen）
  • 示例：
    • JAVA_OPTS=“$JAVA_OPTS -server -Xms4g -Xmx4g -XX:MetaspaceSize=256m -XX:MaxMetaspaceSize=1g -XX:+UseG1GC -XX:MaxGCPauseMillis=200 -XX:G1HeapRegionSize=16m -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCDateStamps -Xloggc:$CATALINA_HOME/logs/gc.log -XX:+UseGCLogFileRotation -XX:NumberOfGCLogFiles=5 -XX:GCLogFileSize=10M”
  • 说明：
    • 仅设置 Metaspace；避免设置已废弃的 -XX:PermSize / -XX:MaxPermSize。
• 常见注意点
  • 避免滥用 -XX:+DisableExplicitGC（可能掩盖应用误调用 System.gc() 的问题，且会影响 G1 的并发标记）。
  • 线程栈建议保持默认（通常 -Xss=1m），仅在出现 StackOverflowError 或大量线程时再评估增减。
  • 堆外内存（如 Direct Memory）由应用与框架使用，必要时通过 -XX:MaxDirectMemorySize 限制，并核查 Netty、HTTP 客户端等配置。

三 Tomcat 连接器与线程池

• 连接器选择与关键参数（建议 NIO 或 NIO2，高并发更稳）：
  • 示例：
  • 调参要点：
    • maxThreads：与 CPU 与 IO 并行度匹配，过高会增加上下文切换与内存占用（每个线程有栈与本地资源开销）。
    • acceptCount：当线程耗尽时的排队长度，过小易返回连接拒绝，过大则排队时延上升。
    • connectionTimeout / keepAlive：结合业务合理设置，避免长连接占用线程与内存。
    • 启用 HTTP/2（Tomcat 支持）可提升高并发与多路复用场景下的吞吐与体验。
• 线程池与异步
  • 对长耗时任务使用 Servlet 3.0+ 异步 或业务线程池，避免阻塞 Tomcat 请求线程，提升吞吐与稳定性。

四 Ubuntu 系统层面优化

• 文件描述符与进程数
  • 在 /etc/security/limits.conf 增加：
    • • soft nofile 65535
    • • hard nofile 65535
  • 在 /etc/pam.d/common-session 与（如存在）/etc/pam.d/common-session-noninteractive 中加入：
    • session required pam_limits.so
  • 验证：以 Tomcat 运行用户执行 ulimit -n，应返回 65535。
• 反向代理超时对齐（Nginx 示例）
  • 建议与 Tomcat 的 connectionTimeout 对齐或略大：
    • proxy_connect_timeout 60s;
    • proxy_send_timeout 60s;
    • proxy_read_timeout 60s;
    • send_timeout 60s;
• 可选的内核网络参数（按需）
  • 如 net.core.somaxconn、net.ipv4.tcp_tw_reuse、net.ipv4.ip_local_port_range 等，仅在明确瓶颈时调整，变更后执行 sysctl -p 生效。

五 监控 排障与迭代

• 日志与 GC
  • 关注 catalina.out、应用日志与 gc.log；GC 日志建议开启轮转，便于长期留存与对比。
• 运行时观测
  • 使用 JConsole / VisualVM / JMX 观察堆、线程、类加载、GC 停顿；必要时用 MAT 分析堆转储定位泄漏。
• 数据库与连接池
  • 合理配置连接池（如 HikariCP）的最小/最大连接、超时与验证查询，避免连接泄漏与线程阻塞放大内存压力。
• 变更流程
  • 任何参数调整遵循：压测验证 → 灰度发布 → 监控对比 → 回滚预案；避免一次性大幅改动多项参数。

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