如何优化Ubuntu Tomcat内存使用

Ubuntu Tomcat 内存优化实操指南

一基线评估与容量规划

明确应用类型与负载：CPU 计算密集、I/O 密集或混合型，是否有大量会话、缓存、文件上传/下载。
设定目标：目标吞吐、P95/P99 延迟、可接受的Full GC 频率与停顿时间。
资源边界：为操作系统与其他服务预留内存，通常将 JVM 堆设置为不超过物理内存的 50%，避免与 Page Cache 竞争导致抖动。
监控手段：先用系统工具（如 top、vmstat、netstat）观察资源使用，再用 JConsole / VisualVM / jstat / jmap 观察堆、GC、线程与类加载情况，形成调优前后的对比基线。

二 JVM 内存与 GC 设置

设置位置与原则：优先在 $CATALINA_HOME/bin/setenv.sh 中设置 CATALINA_OPTS（仅作用于 Tomcat），避免污染全局环境；堆大小建议 -Xms 与 -Xmx 等值，减少运行期扩缩堆带来的停顿；容器化或 systemd 场景优先用服务单元的环境变量传递。
Java 8 与 Java 11+ 的关键差异：
- Java 8：使用 -XX:PermSize / -XX:MaxPermSize（永久代）；
- Java 11+：使用 -XX:MetaspaceSize / -XX:MaxMetaspaceSize（元空间，默认无上限，建议设上限避免失控）。
推荐的起步配置（按内存档位，需结合实际压测微调）：
- 2 GB 内存机器：CATALINA_OPTS=“-Xms1g -Xmx1g -XX:MetaspaceSize=128m -XX:MaxMetaspaceSize=256m”
- 4 GB 内存机器：CATALINA_OPTS=“-Xms2g -Xmx2g -XX:MetaspaceSize=256m -XX:MaxMetaspaceSize=512m”
- 8 GB 内存机器：CATALINA_OPTS=“-Xms4g -Xmx4g -XX:MetaspaceSize=512m -XX:MaxMetaspaceSize=1g”
GC 选择：优先 G1 GC（低延迟、可预测停顿），在 Java 8 上可启用 -XX:+UseG1GC；保留必要的诊断日志用于观察调优效果（见下一节）。

三 Tomcat 线程与连接器调优

连接器选择：优先 NIO 或 NIO2（高并发、非阻塞），在条件允许时启用 HTTP/2 提升多路复用与头部压缩效率。
核心参数建议（示例为 HTTP/1.1 NIO，需压测校准）：
- maxThreads：并发处理能力上限，可按 CPU 核心数 × 200 起步，再结合 RT 与错误率微调；
- minSpareThreads / maxSpareThreads：保底与上限空闲线程，避免频繁创建销毁；
- acceptCount：当线程耗尽时的连接队列长度，队列过长会增大排队时延，过短易拒绝新请求；
- connectionTimeout / keepAliveTimeout：控制连接闲置与握手超时，防止资源被长时间占用；
- enableLookups：设为 false，避免 DNS 反向解析开销；
- URIEncoding：设为 UTF-8，避免中文乱码。

示例 server.xml 片段（仅示意，需结合压测调整）：

<Connector port="8080" protocol="org.apache.coyote.http11.Http11NioProtocol"
           connectionTimeout="20000"
           maxThreads="200"
           minSpareThreads="10"
           maxSpareThreads="50"
           acceptCount="100"
           enableLookups="false"
           URIEncoding="UTF-8" />

注：不同 Tomcat 版本与 APR/native 配置下，protocol 字符串可能不同，请以实际可用协议为准。

四系统层面与运维实践

文件句柄与进程数：提升 ulimit -n（打开文件数）与 ulimit -u（用户进程数），并在 /etc/security/limits.conf 持久化，避免 “Too many open files”。
内核网络参数：适度增大 somaxconn / tcp_max_syn_backlog、开启 tcp_tw_reuse、合理设置 tcp_fin_timeout / tcp_keepalive_time 等，缓解高并发下的连接排队与端口耗尽（变更需评估与灰度）。
GC 与内存日志：开启 GC 日志用于定位停顿与晋升问题，便于回放分析。示例（Java 8/11 通用）：
```
CATALINA_OPTS="$CATALINA_OPTS -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCDateStamps -Xloggc:/opt/tomcat/logs/gc.log"
```
建议同时保留 catalina.out 的轮转（如 logrotate 每日轮转、保留 7 天），避免磁盘被日志撑满。
服务化管理与重启：使用 systemd 管理 Tomcat，确保环境变量、用户、工作目录与重启策略正确，变更后通过 systemctl 平滑重启并观察日志与监控。

五验证与持续调优

快速验证生效：重启后在 Tomcat 日志或 jps 输出中确认进程号，使用 jmap -heap 查看堆与元空间是否按配置生效；用 jstat -gc 观察 GC 次数与停顿。
压测与观测：在接近生产的流量下做压测，关注 RT、吞吐、错误率、Full GC 次数/停顿、线程数、文件句柄使用、CPU/内存与网络；根据指标回调 maxThreads、acceptCount、堆大小、GC 参数。
内存泄漏排查：若老年代持续增长且 Full GC 后不回落，使用 VisualVM / MAT 分析堆转储，定位会话/缓存/静态集合等泄漏源并修复。

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