如何在Docker里跑Java

本篇內(nèi)容介紹了“如何在Docker里跑Java”的有關知識，在實際案例的操作過程中，不少人都會遇到這樣的困境，接下來就讓小編帶領大家學習一下如何處理這些情況吧！希望大家仔細閱讀，能夠學有所成！

背景：眾所周知，當我們執(zhí)行沒有任何調優(yōu)參數(shù)（如“java-jar mypplication-fat.jar”）的 Java 應用程序時，JVM 會自動調整幾個參數(shù)，以便在執(zhí)行環(huán)境中具有最佳性能。

但是許多開發(fā)者發(fā)現(xiàn)，如果讓 JVM ergonomics (即JVM人體工程學，用于自動選擇和行為調整)對垃圾收集器、堆大小和運行編譯器使用默認設置值，運行在 Linux 容器（docker,rkt,runC,lxcfs 等）中的 Java 進程會與我們的預期表現(xiàn)嚴重不符。

懶人超精簡閱讀版：

a.JVM 做不了內(nèi)存限制，一旦超出資源限制，容器就會出錯

b.即使你多給些內(nèi)存資源，也沒什么卵用，只會錯上加錯

c.解決方案：用 Dockfile 中的環(huán)境變量來定義 JVM 的額外參數(shù)

d.更進一步：使用由 Fabric8 社區(qū)提供的基礎 Docker 鏡像來定義 Java 應用程序,將始終根據(jù)容器調整堆大小

詳細全文：

我們往往把容器當虛擬機，讓它定義一些虛擬 CPU 和虛擬內(nèi)存。其實容器更像是一種隔離機制：它可以讓一個進程中的資源（CPU，內(nèi)存，文件系統(tǒng)，網(wǎng)絡等）與另一個進程中的資源完全隔離。Linux 內(nèi)核中的 cgroups 功能用于實現(xiàn)這種隔離。

然而，一些從執(zhí)行環(huán)境收集信息的應用程序已經(jīng)在 cgroups 存在之前就被執(zhí)行了?！皌op”，“free”，“ps”，甚至 JVM 等工具都沒有針對在容器內(nèi)執(zhí)行高度受限的 Linux 進程進行優(yōu)化。

1.存在的問題

為了演示，我用“docker-machine create -d virtualbox –virtualbox-memory ‘1024’ docker1024”在1GB RAM 的虛擬機中創(chuàng)建了 docker daemon。接下來，在一個虛擬內(nèi)存為100MB 的容器里面跑三個不同的Linux distribution，執(zhí)行 “free -h”命令，結果是：它們都顯示了995MB 的總內(nèi)存。

即使在 Kubernetes / OpenShift 集群中，結果也類似。

我在一個15GB 內(nèi)存的集群中跑一個 Kubernetes Pod ，并將 Pod 的內(nèi)存限制為512M （通過“kubectl run mycentos –image=centos -it –limits=’memory=512Mi'”命令實現(xiàn)），最后顯示的總內(nèi)存卻是14GB。

如果想知道為什么會發(fā)生這種情況，建議您閱讀博客“Memoryinside Linux containers – Or why don’t free and top work in a Linux container?”(https://fabiokung.com/2014/03/13/memory-inside-linux-containers/)

docker switches（-m，-memory和-memory-swap）和kubernetes switch（–limits）在進程超過限制的情況下，會指示 Linux 內(nèi)核殺死該進程；但 JVM 是完全不知道限制，所以在進程超過限制的時候，糟糕的事情就發(fā)生了！

為了模擬在超過指定的內(nèi)存限制后被殺死的進程，我們可以通過“docker run -it –name mywildfly -m=50m jboss/wildfly” 命令在50MB 內(nèi)存限制的容器中跑WildFly應用 server，用 “dockerstats” 命令來檢查容器限制。

但是在幾秒鐘之后，Wildfly 的容器執(zhí)行將被中斷并顯示：*** JBossAS process (55) received KILL signal ***

“docker inspect mywildfly -f ‘{{json.State}}'” 命令顯示由于 OOM（內(nèi)存不足），該容器已被殺死。注意容器 “state” 中的OOMKilled = true。

2.JAVA的應用程序是如何被影響的？

在docker daemon里用 Dockerfile 中定義的參數(shù)-XX：+ PrintFlagsFinal和-XX：+ PrintGCDetails起一個 java 應用。

其中 machine:1GB RAM 容器內(nèi)存：限制為150M （對于這個Spring Boot應用，似乎夠用）

這些參數(shù)允許我們讀取初始JVM人機工程學參數(shù)，并了解有關垃圾收集（GC）執(zhí)行的詳細信息。

動手試一下：

我已經(jīng)在“/ api / memory /”上準備了一個端點，它使用 String 對象加載 JVM 內(nèi)存來模擬消耗大量內(nèi)存的操作。我們來調用一次：

此端點將回復“分配超過80％（219.8 MiB）的最大允許 JVM 內(nèi)存大?。?41.7 MiB）”

在這里我們可以提至少兩個問題：

• 為什么JVM最大允許內(nèi)存241.7 MiB？

• 如果這個容器將內(nèi)存限制為150MB，那為什么它允許Java分配近220MB？

首先，我們需要回顧一下 JVM 人機工程學頁面上關于“最大堆大小”的內(nèi)容:是物理內(nèi)存的1/4。由于 JVM 不知道它在一個容器內(nèi)執(zhí)行，所以允許最大堆大小將接近260MB。鑒于我們在容器初始化期間添加了-XX：+ PrintFlagsFinal標志，我們可以檢查這個值：

其次，我們需要了解，當我們在 docker 命令行中使用參數(shù)“-m 150M”時，docker daemon將在RAM中限制150M ，在 Swap 中限制為150M。因此，該過程可以分配300M。這就解釋了為什么我們的進程沒有被殺死。

docker 命令行中的內(nèi)存限制（-memory）和swap（-memory-swap）之間的更多組合可以在這里(https://docs.docker.com/engine/reference/run/#example-run-htop-inside-a-container)找到。

3.提供更多內(nèi)存是否靠譜？

不了解問題的開發(fā)者往往認為環(huán)境不能為執(zhí)行 JVM 提供足夠的內(nèi)存。所以通常的解決辦法是提供更多內(nèi)存，這實際上會使事情變得更糟。

我們假設將 daemon 從1GB 更改為8GB （使用“docker-machinecreate -d virtualbox –virtualbox-memory ‘8192’ docker8192”創(chuàng)建），并將容器內(nèi)存從150M 更改為800M ：

請注意這次， “curl http://`docker-machine ipdocker8192`:8080/api/memory” 命令甚至沒有執(zhí)行完，因為在8GB 環(huán)境中計算的 JVM 的MaxHeapSize 為2092957696字節(jié)（?2GB）。檢查 “docker logs mycontainer|grep -i MaxHeapSize”

該應用將嘗試分配超過1.6GB 的內(nèi)存，這超出了此容器的限制（RAM 中的800MB + Swap中的800MB），并且該進程將被殺掉。

很顯然，用增加內(nèi)存且讓 JVM 自定義參數(shù)的方式在容器里跑Java，不是什么好主意。 在容器內(nèi)部運行 Java 應用程序時，我們應該根據(jù)應用程序需求和容器限制設置最大堆大小（-Xmx參數(shù)）。

4.解決方案

Dockerfile 的一個細微變化允許用戶指定一個環(huán)境變量來定義 JVM 的額外參數(shù)。 檢查以下行：

現(xiàn)在我們可以使用 JAVA_OPTIONS 環(huán)境變量來通知 JVM 堆的大小。對于這個應用程序，300M 就夠了。稍后可以檢查日志并獲取314572800字節(jié)（300MBi）的值

對于docker，您可以使用“-e”switch指定環(huán)境變量。

在Kubernetes中，您可以使用switch “-env = [key = value]”設置環(huán)境變量：

再進一步

如果可以根據(jù)容器限制自動計算堆的值，該怎么做？

使用由Fabric8社區(qū)提供的基礎Docker鏡像，就可以搞定。這個鏡像 fabric8 / java-jboss-openjdk8-jdk 使用一個腳本來計算容器限制，并使用50％的可用內(nèi)存作為上限。 請注意，這個50％的內(nèi)存比可以被復寫。 您還可以使用此鏡像來啟用/禁用調試，診斷等。

下面一起看看 Dockerfile 是如何作用于這個 Spring Boot 應用程序：

搞定！現(xiàn)在，無論容器內(nèi)存限制是多少，我們的 Java 應用程序將始終根據(jù)容器調整堆大小，而不是根據(jù) daemon 調整堆大小。

“如何在Docker里跑Java”的內(nèi)容就介紹到這里了，感謝大家的閱讀。如果想了解更多行業(yè)相關的知識可以關注億速云網(wǎng)站，小編將為大家輸出更多高質量的實用文章！