如何优化Ubuntu Tomcat垃圾回收

Ubuntu Tomcat 垃圾回收优化实操指南

一 基线与环境准备

• 以systemd托管 Tomcat，设置自动重启与资源限制；为服务配置专用用户与最小权限，分离日志与二进制目录，便于审计与回滚。
• 提升文件描述符与进程数上限：在 /etc/security/limits.conf 增加如“soft/hard nofile 65535”，并在 systemd 服务单元中设置 LimitNOFILE=65535，避免“Too many open files”。
• 优化网络与内核参数（/etc/sysctl.conf 或 sysctl -w）：如 net.core.somaxconn=4096、net.ipv4.tcp_max_syn_backlog=4096、net.ipv4.tcp_tw_reuse=1、net.ipv4.tcp_fin_timeout=60，提升高并发连接处理能力。
• 启动熵源优化：安装并启动 rng-tools，或在 $JAVA_HOME/jre/lib/security/java.security 中将 securerandom.source 调整为 /dev/./urandom，缓解应用启动或首次请求因熵不足导致的长时间阻塞。

二 JVM 与 GC 策略

• 堆与元空间：将 -Xms 与 -Xmx 设为相同值（如各为物理内存的1/2，视负载与容器而定），避免运行期扩缩堆带来的抖动；设置 -XX:MaxMetaspaceSize=… 防止元空间无限增长；启用服务器模式 -server。
• 垃圾回收器：优先 G1GC（适合大内存、低停顿场景），并开启 GC 日志与时间戳用于长期观测与容量规划：
  • 示例（写入 $CATALINA_HOME/bin/setenv.sh 或 catalina.sh 的 JAVA_OPTS）：
    • JAVA_OPTS=“$JAVA_OPTS -server -Xms2g -Xmx2g -XX:+UseG1GC -XX:MaxGCPauseMillis=200 -XX:MaxMetaspaceSize=512m”
    • JAVA_OPTS=“$JAVA_OPTS -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCDateStamps -Xloggc:$CATALINA_HOME/logs/gc.log”
• 旧版本 JDK 说明：若使用 JDK 8 且无法使用 G1GC，可考虑 Parallel GC；CMS 已在后续 JDK 中被废弃，不建议作为新调优目标。
• 元空间注意：JDK 8 之前使用 -XX:PermSize / -XX:MaxPermSize；JDK 8+ 使用 Metaspace（无 PermGen），应改为 -XX:MaxMetaspaceSize 控制上限。

三 Tomcat 连接器与线程模型

• 协议与并发：使用 NIO/NIO2 或 HTTP/2 提升吞吐；按硬件与压测结果配置 maxThreads、minSpareThreads、acceptCount；关闭 DNS 反查 enableLookups=false；启用 GZIP 压缩 减少传输体积；设置合理 connectionTimeout 与 maxKeepAliveRequests 以平衡连接复用与资源占用。
• 线程池：通过 定义全局线程池，避免每个连接器重复创建线程：
  • 示例：
    • <Connector executor=“tomcatThreadPool” port=“8080” protocol=“org.apache.coyote.http11.Http11Nio2Protocol” … />
• 静态资源与反向代理：将图片、CSS、JS 等静态资源交由 Nginx/CDN 处理，降低后端 Tomcat 负载。

四 监控 日志与压测闭环

• GC 日志与可视化：开启 GC 日志 并使用 VisualVM/JConsole 或 JMX 远程监控堆内存、线程与 GC 情况；结合 Prometheus + JMX Exporter 做长期指标沉淀与告警。
• Tomcat 日志治理：在 conf/logging.properties 将多数组件调至 WARNING/ERROR，必要时采用 AsyncFileHandler 降低线程阻塞；在 conf/server.xml 配置 AccessLogValve 的 rotatable 与 maxDays；使用 logrotate 管理 catalina.out 与 gc.log（按日/按大小轮转、压缩、保留策略），并在轮转后通知 Tomcat 重新打开日志句柄（如 kill -USR1 或 systemd reload）。
• 压测与容量：使用 Apache Benchmark（ab） 或 JMeter 进行压测，基于监控指标（线程池使用率、队列长度、错误率、P95/P99 时延、Full GC 次数）迭代参数；遵循灰度/蓝绿发布与回滚预案。

五 快速检查清单与示例配置

• 快速检查清单
  • 服务与资源：systemd 重启策略生效、运行用户最小权限、ulimit -n ≥ 65535、/etc/sysctl.conf 网络参数已加载。
  • JVM：-Xms == -Xmx、启用 G1GC、开启 GC 日志、设置 MaxMetaspaceSize。
  • 连接器：NIO/NIO2 或 HTTP/2、合理的 maxThreads/acceptCount、enableLookups=false、启用 GZIP、合理 connectionTimeout。
  • 日志：AccessLogValve 轮转与保留、logging.properties 级别与异步、logrotate 策略与通知、集中化观测与告警已配置。
• 示例配置片段
  • setenv.sh（JAVA_OPTS）：
    • JAVA_OPTS=“$JAVA_OPTS -server -Xms2g -Xmx2g -XX:+UseG1GC -XX:MaxGCPauseMillis=200 -XX:MaxMetaspaceSize=512m”
    • JAVA_OPTS=“$JAVA_OPTS -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCDateStamps -Xloggc:$CATALINA_HOME/logs/gc.log”
  • server.xml（连接器要点）：
  • 提示：以上为通用起点，需结合业务对象生命周期、峰值 QPS、P95/P99 时延与 Full GC 频率，经压测逐步微调；避免将 -Xmx 设置过大导致长时间 GC 停顿与系统内存压力。