64位多核x86服务器的企业级Java缩放（优化JVM）

多核心和64位CPU是在企业服务器市场上这几天最热门的商品。近年来，由于增加的成本和更快的CPU时钟速度的功率要求，在单CPU的原始时钟速度增长（通常是衡量兆赫）放缓。硬件制造商继续提高基于X86的服务器的性能，提高多任务处理能力和内部数据带宽。英特尔和超微出货内部有两个CPU内核的64位处理器，四核心处理器是很快跟进。从戴尔第九代服务器利用这种新一代芯片。例如，PowerEdge 1955刀片服务器，最多支持两个64位双核心处理器在刀片配置，7机架单元（12.25“）机箱等十刀片。

然而，这些新世代的服务器软件也构成新的挑战。比如，采取多核心CPU的优势，软件应用程序必须能够并行地执行任务，整个CPU的，采取的64位内存带宽的优势，应用程序还必须能够管理大量有效的内存。作为企业级服务器上的关键软件平台，Java企业版（Java EE）是在这个多核心，64位革命的最前沿。 Java EE开发人员必须适应这些挑战，使硬件投资最。

当Java第一次是在1997年，国家的最先进的电脑与小于300MHz的时钟速度和小于64MB的RAM单CPU。第一个Java应用程序大多是在客户端上。高性能的多任务和大容量内存处理显然不是当时Java的设计者优先。但是，作为Java服务器端应用程序成为被广泛采用，事情开始发生变化。 Web应用程序本质上是多线程的，因为每个Web请求可以在一个单独的线程来处理，并行到其他请求。最新的Java平台，大大提高现代服务器硬件上的性能。

在这篇文章中，我们期待在企业Java的当前状态，分析面临的挑战与新一代服务器。根据我们的经验，戴尔可扩展企业技术中心的JBoss应用服务器上运行的Java EE应用的工作​​，我们提供最新的服务器硬件扩展的Java EE应用程序的解决方案和技巧。
调整JVM

Java平台的核心是Java虚拟机（JVM）。整个Java应用服务器运行在一个JVM。 JVM的许多启动参数以命令行标志，他们中的一些应用程序的性能有很大的影响。所以，让我们来看看一些重要的服务器应用程序的JVM参数。

首先，你应该尽可能的JVM使用的-，XMS <SIZE>（最小内存）和-Xmx <SIZE>标志（最大内存）分配尽可能多的内存。例如，-Xms1g Xmx1g标签分配给JVM 1GB的RAM。在JVM启动的标志，如果你不指定内存大小，JVM将限制在堆内存64MB（Linux上的512MB），无论你在服务器上有多少物理内存！更多的内存，允许应用程序来处理更多的并发Web会话，缓存更多的数据，以提高缓慢的I / O和数据库操作。我们通常指定为标志相同数量的内存，强制服务器使用所有分配的内存从启动。通过这种方式，JVM不会需要动态改变堆的大小在运行时，这是一个JVM中不稳定的首要原因。对于64位服务器，请确保您的64位JVM上运行64位操作系统的服务器上所有的RAM的优势之上。否则，JVM只能够使用2GB或更少的内存空间。 64位JVM通常只适用于JDK 5.0中。

有了一个大的堆内存，垃圾收集（GC）操作可能会成为一个主要的性能瓶颈。这可能需要超过10秒的GC通过多个千兆字节堆扫。在JDK 1.3和早期版本中，GC是一个单线程操作，这在JVM停止所有其他任务。这不仅会导致长期和不可预知的应用程序中的暂停，但它也多CPU计算机上的表现很差的结果，因为其他所有的CPU必须等待在闲置，而一个CPU运行在100％释放堆内存空间。这是至关重要的，我们选择了JDK 1.4 + JVM的支持并行和并发GC操作。其实，在JDK 1.4 JVM的一系列并发GC实施还不是很稳定。因此，我们强烈建议您升级到JDK 5.0。使用命令行标志，你可以选择从以下两个GC算法。它们都是多CPU计算机优化。

    如果你的首要任务是增加总吞吐量的应用，你可以容忍偶尔GC暂停，你应该使用-XX：UseParallelGC和第XX：UseParallelOldGC（后者仅仅是JDK 5.0中可用）标志打开并行GC。并行GC使用所有可用的CPU来执行GC操作，因此，它是速度远远高于默认的单个线程的GC。它仍然暂停在GC在JVM中的所有其他活动，但。

    如果您需要，以最大限度地减少GC暂停，你可以使用-XX：+ UseConcMarkSweepGC标志打开并发GC。并发GC仍然暂停JVM使用并行GC清理短命的对象。然而，清理使用一个后台线程并行运行的其他JVM线程堆起来长寿命的对象。并发GC大大减少GC暂停，但管理后台线程并添加到系统的开销，降低了总吞吐量。

此外，还有一些JVM参数，你可以调整优化GC操作。

    在64位系统，为每个线程的调用栈分配1MB的内存空间。大多数线程不使用那么多的空间。使用-XX：ThreadStackSize = 256K标志，可以减少堆栈大小为256K，让更多的线程。

    使用-XX：+ DisableExplicitGC标志忽略明确的应用程序调用System.gc（）的。如果应用程序经常调用此方法，那么我们可以做很多不必要的地方选区。

    -XMN <SIZE>标志可以让你手动设置“年轻一代”短命对象内存空间的大小。如果您的应用程序产生大量新的对象，你可能会提高地方选区的显着增加这个值。 “年轻一代”的大小几乎从未超过50％的堆。

由于GC对性能有很大的影响，JVM提供几个标志，以帮助您进行微调，为特定的服务器和应用程序的GC算法。这超出了本文的范围，讨论GC算法和调整详细的提示，但我们想指出，在JDK 5.0 JVM GC微调称为人体工程学的自适应功能。它可以自动优化GC算法基于底层硬件，应用程序本身，而由用户指定（例如，最大暂停时间和所需的吞吐量）的预期目标的参数。这可以节省您的时间，自己尝试不同的GC参数组合。人体工程学是尚未升级到JDK 5.0中的另一个令人信服的理由。有兴趣的读者可以参考调整5.0 Java虚拟机的垃圾收集。如果GC算法是错误配置，这是比较容易发现的问题，在您的应用程序的测试阶段。在后面的章节中，我们将讨论几种方法来诊断JVM中的GC问题。

最后，确保你服务器标志的JVM启动。它优化了Just-In-时间（JIT）编译器来换取更快的运行性能较慢的启动时间。有更多的JVM标志我们还没有讨论这些细节，请检查JVM选项文档页面。
使用新的平台API

除了JVM，Java平台库也经历了广泛的变化，以适应新的服务器硬件。我们强烈建议您升级您的应用程序到JDK 5.0 +，以便采取所有内置到平台的性能增强优势。三个新的库API的最后两个主要版本的JDK中引入多CPU计算机的特殊重要性。

    JDK 5.0中的并发工具库，多线程应用程序是非常重要的。它简化了Java线程API，并提供了一​​个收集实现线程安全的集合。例如，新ConcurrentHashMap是线程安全的HashMap，你可以读/写没有一个synchronized块。在本文稍后的更多细节，我们会得到这个。

    在JDK 1.4中引入的NIO（新I / O）库。它允许多个线程到硬盘或网络共享一个物理连接（例如，插座）。一个线程不再需要阻止I / O插座，读取或写入数据。使用NIO，我们可以大大减少线程一个阻塞的套接字数量有限所造成的等待时间。 NIO的是有用的，尤其是在多CPU计算机的CPU往往等待的I / O，那里有许多线程。

    在JDK 1.4中引入的日志库提供了一个方便的API来从应用程序的信息记录到控制台，日志文件，或网络目的地。日志库的重要性能特点是，你可以通过改变在运行时通过配置文件的日志记录级别配置日志输出。这有助于我们减少记录 - 其中包括减缓I / O操作，并等待CPU的重要原因 - 在运行时无需重新编译应用程序代码，。

你应该写新的应用和升级旧的应用程序使用并发，NIO的，日志记录API尽可能。如果你不能升级，你应该使用替代的开源库，提供类似的功能。例如，Doug Lea的util.concurrent库有许多相同的功能，作为JDK 5.0中的并发API;此外，Apache的Log4j的库是在JDK 1.4 +日志库相媲美。