如何解决Linux Tomcat内存溢出问题

Linux Tomcat 内存溢出定位与解决

一、先快速定位错误类型

• 查看 $CATALINA_HOME/logs/catalina.out，根据异常关键词判断是哪块内存出问题：
  • Java heap space：堆内存不足，常见于对象创建过多且未及时释放、一次性加载大数据等。
  • PermGen space（JDK 7 及更早）：永久代/方法区不足，常见于应用或 JSP 预编译加载大量类、重复加载第三方 JAR。
  • Metaspace（JDK 8+）：元空间不足，类元数据过多或类加载器泄漏。
  • unable to create new native thread：系统或容器对线程/内存资源限制导致无法创建新线程。以上关键词通常直接出现在日志中，可据此选择对应处理路径。

二、对应场景与解决方案

• 堆内存不足 Java heap space
  • 调整堆大小：在 bin/catalina.sh 的 cygwin=false 之前设置（示例为 4GB，可按机器内存调整）：
    • JAVA_OPTS=“-server -Xms4g -Xmx4g -Xmn1g”
  • 建议将 -Xms 与 -Xmx 设为相同，避免运行期频繁扩缩堆；-Xmn 通常设为 -Xmx 的 1/4 左右，其余留给老年代。
  • 打开 GC 日志，便于观察回收效果：
    • JAVA_OPTS=“$JAVA_OPTS -verbose:gc -Xloggc:$CATALINA_HOME/logs/gc.log -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCDateStamps”
  • 若仍 OOM，抓取堆转储分析泄漏对象：
    • JAVA_OPTS=“$JAVA_OPTS -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError -XX:HeapDumpPath=$CATALINA_HOME/logs/”
• 永久代或元空间不足
  • JDK 7 及更早（PermGen）：
    • JAVA_OPTS=“$JAVA_OPTS -XX:PermSize=256m -XX:MaxPermSize=512m”
  • JDK 8+（Metaspace，默认无上限，建议设上限并观察）：
    • JAVA_OPTS=“$JAVA_OPTS -XX:MaxMetaspaceSize=512m”
  • 减少类加载重复：将公共的第三方 JAR 放到 $CATALINA_HOME/shared/lib（适用于多应用共享，减少重复占用）。
• 线程或系统资源限制导致 unable to create new native thread
  • 检查系统限制：ulimit -u（用户最大进程/线程数）、ulimit -v（虚拟内存）、ulimit -n（打开文件数）。
  • 适当增大限制（需 root 或系统管理员），并优化应用线程模型（控制线程池队列与拒绝策略，避免无界队列）。
• 运行一段时间变慢或 OOM
  • 检查日志滚动：对 catalina.out 按时间切割（如使用 Cronolog），避免单文件过大引发 I/O 与内存压力。

三、配置位置与生效方式

• 解压版 Tomcat（Linux）
  • 编辑 $CATALINA_HOME/bin/catalina.sh，在 cygwin=false 之前添加 JAVA_OPTS（如上示例），保存后执行：
    • ./shutdown.sh && ./startup.sh
• 安装为系统服务（systemd）
  • 不建议在脚本里用 JAVA_OPTS，优先在 systemd 服务单元中配置：
    • 编辑 /etc/systemd/system/tomcat.service，在 [Service] 段加入：
      • Environment=“JAVA_OPTS=-server -Xms4g -Xmx4g -Xmn1g -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError -XX:HeapDumpPath=/opt/tomcat/logs/”
    • 执行：systemctl daemon-reload && systemctl restart tomcat
• 验证是否生效
  • 查看进程参数：ps -ef | grep tomcat | grep -E ‘Xms|Xmx|MaxMetaspaceSize|MaxPermSize’
  • 观察 GC 日志与（如有）堆转储文件是否生成于 $CATALINA_HOME/logs/。

四、监控与根因排查

• 实时监控
  • 本地/远程使用 jvisualvm、jconsole 观察堆、类、线程、CPU 等指标；必要时通过 JMX 远程连接 Tomcat 实例。
• 堆转储分析
  • 发生 OOM 后，用 Eclipse MAT 或 VisualVM 打开 .hprof 文件，按“支配树/GC Roots 最短路径”定位占用最多且无法回收的对象，回溯到创建位置与引用链，修复代码或缓存策略。
• 常见代码与架构问题
  • 一次性读取/处理海量数据（如 >10 万条）导致瞬时堆暴涨：改为分页/流式处理。
  • 集合、缓存、会话中对象长期持有引用未清理：及时清理或设置失效策略。
  • 死循环/递归或线程执行时间过长：优化算法、拆分任务、限流与超时控制。

五、安全调参与容量规划建议

• 堆上限不要超过可用物理内存的 70%~80%，为操作系统与其他进程预留空间；-Xms 与 -Xmx 设为相同可减少停顿；-Xmn≈-Xmx/4 作为起点，再结合 GC 日志与业务对象生命周期微调。
• 生产环境谨慎频繁 HeapDump（会“冻结”应用），只在问题复现窗口开启，并配置合适的 MaxMetaspaceSize/MaxPermSize 上限，避免无界增长。