前言
最近自己用Spring Cloud Alibaba做了一個微服務架構的項目,部署的時候遇到了難題:內存不夠。目前該項目有7個微服務,因為我只有一臺阿里云的服務器(2C 4G),所以我只能把所有的微服務部署在一臺服務器上,部署方式是使用Docker制作springboot的fat jar鏡像,每個微服務在不加任何JVM調優參數的情況下所占內存約500M。
由于是微服務所以肯定還要部署:nacos,除此之外還用到了redis、sentinel、rocketmq、elk等(MySQL買的阿里云的),光是運行這些應用就占用內存2個多G,剩下的1個多G內存在部署4個微服務后就滿了,于是開始對springboot應用的內存進行初步優化:
添加jvm參數優化內存大小
# JVM初始分配的內存由-Xms指定,默認是物理內存的1/64 -Xms128m # JVM最大分配的內存由-Xmx指定,默認是物理內存的1/4 -Xmx128m # 規定了每個線程虛擬機棧及堆棧的大小,一般情況下,256k是足夠的,此配置將會影響此進程中并發線程數的大小。 -Xss256k # 指定并行GC線程的數量,一般最好和CPU核心數量相當 -XX:ParallelGCThreads=2
默認空余堆內存小于40%時,JVM就會增大堆直到-Xmx的最大限制;空余堆內存大于70%時,JVM會減少堆直到 -Xms的最小限制。
因此服務器一般設置-Xms、-Xmx相等以避免在每次GC 后調整堆的大小。對象的堆內存由稱為垃圾回收器的自動內存管理系統回收。
默認情況下,當 CPU 數量小于8, ParallelGCThreads 的值等于 CPU 數量,我的服務器是2C的所以這個參數可省略。配置完成后,啟動服務發現內存確實變小了,由原來的500M降至100~200M,但不是我想要的效果,我期望的效果是達到幾十M的級別。
經網上查閱大量資料得知可以使用Spring Native這門新技術來實現我的需求。(該技術正處于快速迭代階段,變動較大,建議用于個人學習,不要用于生產)
SpringBoot項目使用Spring Native后:
- 應用啟動速度特別快,毫秒級別
- 運行時更低的內存消耗,官方展示的含有Spring Boot, Spring MVC, Jackson, Tomcat的鏡像大小是50M
- 為了達到前面的效果,代價是構建時間更長(即使是一個Hello word構建也需要2分鐘,不過主要取決于電腦配置,我的是2min左右)
簡而言之就是為了提高JAVA在云原生的競爭力(個人理解)。
以下內容摘抄自GitHub上Spring Native的自述文件:
Spring Native 為使用GraalVM 原生映像編譯器將 Spring 應用程序編譯為原生可執行文件提供 beta 支持,以提供通常設計為打包在輕量級容器中的原生部署選項。實際上,目標是在這個新平臺上支持幾乎未修改的 Spring Boot 應用程序。
以下內容摘抄自其他博客:
近幾年“原生”一詞一直泛濫在云計算、邊緣計算等領域中,而原生寵幸的語言也一直都是Golang,Rust等脫離Sandbox運行的開發語言。Java得益于上世紀流行的一次編譯,到處執行的理念,流行至今,但也因為這個原因,導致java程序脫離不了JVM運行環境,使得不那么受原生程序的青睞。在云原生泛濫的今天,臃腫的JVM使Java應用程序對比其他語言顯得無比的龐大,各路大神也想了很多方式讓Java變的更“原生”。
實戰
本次實戰相關的環境信息如下:
- OS:windows10 21H1
- IDE:IntelliJ IDEA 2021.2.3
- JDK:graalvm-ce-java11-21.3.0
- Maven:3.6.3
- Docker Desktop for Windows: 20.10.12
- Spring Boot:2.6.2
- Spring Native:0.11.1
從官方文檔得知(上圖)
使用 Spring Native 的應用程序應該使用 Java 11 或 Java 17 編譯。
構建 Spring Boot 原生應用程序有兩種主要方法:
- 使用Spring Boot Buildpacks 支持生成包含本機可執行文件的輕量級容器。
- 使用GraalVM 原生鏡像 Maven 插件支持生成原生可執行文件。
經過各種踩坑后在本機上成功的使用了方法1和方法2。簡單來說:
方法1就是在SpringBoot2.3后,可以使用spring-boot-maven-plugin插件來構建docker鏡像,使用mvn spring-boot:build-image命令結合Docker的API來實現Spring Boot 原生應用程序的構建,成功執行后會直接生成一個docker鏡像,然后run這個鏡像就可以了,不用我們再寫Dockerfile了,相關的參數配置都在pom.xml中配置(該插件的configuration標簽下,和fabric8或spotify的docker-maven-plugin很相似)。
方法2不需要安裝docker,但要安裝Visual Studio,然后執行mvn -Pnative package命令后會生成一個可執行文件(.exe),運行即可。
主要區別如下
1 環境依賴不同
- 方法1需要安裝Docker
- 方法2需要安裝Visual Studio(需要用到部分單個組件:2個MSVC,1個Windows 10 SDK)
- 方法1是mvn spring-boot:build-image
- 方法2是mvn -Pnative package
因為每個微服務使用Docker部署而不是exe文件,所以方法1正好符合我的需求,所以后文使用Spring Boot Buildpacks的方式構建Spring Boot原生應用程序。
1 安裝Graal VM(graalvm-ce-java11-windows-amd64)
官方下載地址:
https://www.graalvm.org/downloads/
2 配置環境變量
針對方法1的話,上面三張圖好像只用配置JAVA_HOME就行,想一次成功的話建議3個都配,后續可以自行測試。擴展:最全的java面試題庫
檢驗是否安裝成功
3 安裝native-image
打開新的cmd,輸入以下命令,等待安裝
gu install native-image
這一步我執行失敗了,解決方法就是從github上手動下載native-image,然后解壓、安裝
https://github.com/graalvm/graalvm-ce-builds/releases/download/vm-21.3.0/native-image-installable-svm-java11-windows-amd64-21.3.0.jar
jar用WinRAR也是可以解壓的,解壓后如下
在bin目錄下打開cmd,輸入以下命令,等待安裝
$ gu install -L native-image*
4 安裝 Desktop for Windows
具體步驟略,按照官方文檔操作即可:
https://docs.docker.com/desktop/windows/install/5 配置pom.xml
前面都是準備工作,這一步開始才是重點
首先快速創建一個Spring Boot項目,我命名為spring-native
完整的pom如下
4.0.0 org.springframework.boot spring-boot-starter-parent 2.6.2 ltd.pcdd spring-native 0.0.1-SNAPSHOT spring-native spring-native 11 0.11.1 org.springframework.boot spring-boot-starter-web org.springframework.experimental spring-native ${spring-native.version} org.springframework.experimental spring-aot-maven-plugin 0.11.1 generate generate org.springframework.boot spring-boot-maven-plugin paketobuildpacks/builder:tiny true spring-release Spring release https://repo.spring.io/release spring-release Spring release https://repo.spring.io/release
本文介紹的是Spring Native0.11.1版本,其對應的Spring Boot版本必須是2.6.2,以上只是一個最基本的配置案例,實際開發中還需要在spring-boot-maven-plugin插件的configuration標簽下配置其他許許多多的參數。
例如docker遠程的地址和證書的路徑、jvm調優參數、配置文件指定、docker鏡像名端口倉庫地址等等,最好的方法就是看spring-boot-maven-plugin的官方文檔,這里以配置jvm參數為例
通過官方文檔得知只需要在configuration標簽下配置即可,例如
paketobuildpacks/builder:tiny true -Xms128m -Xmx128m -Xss256k -XX:ParallelGCThreads=2 -XX:+PrintGCDetails
其他的配置參數還有很多。擴展:最全的java面試題庫
官方文檔:
https://docs.spring.io/spring-boot/docs/2.6.2/maven-plugin/reference/htmlsingle/#build-image6 執行maven命令
mvn clean mvn '-Dmaven.test.skip=true' spring-boot:build-image
下載完相關依賴后,電腦風扇就開始呼呼的轉,查看任務管理器發現CPU利用率100%,內存使用量飆升,最后穩定在90%+。
構建成功
7 創建并運行容器
查看所有鏡像
spring-native就是構建的鏡像
創建并運行容器
在Docker Desktop查看日志,發現應用成功啟動,啟動僅耗時。,也就是59ms,果然印證了Spring Native啟動是毫秒級別這句話。
成功調用接口
在Docker Desktop查看占用內存,僅28M左右。
不使用Spring Native啟動應用
啟動耗時3s,占用內存高達511M,高下立判。
文章僅供參考,建議結合Spring Native官方最新文檔學習。
https://docs.spring.io/spring-native/docs/current/reference/htmlsingle/index.html 原文鏈接:https://mp.weixin.qq.com/s/y6wRXxMDvy8r-fqmWjvI3Q