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記憶體計算工具（Memory Calculator）

記憶體計算工具 是為了協助 Java 虛擬機（JVM）在運行時計算記憶體設定而開發的工具，基於 paketo-buildpacks/libjvm。

Calculation Algorithm

基本計算公式

JVM 記憶體的計算公式如下：

Heap = Total Container Memory - Non-Heap - Headroom
  • Total Container Memory: 應用程式可用的總記憶體，通常是 Container 設置的記憶體上限值
  • Non-Heap Memory: Non-Heap 記憶體，詳細於後面說明
  • Headroom: Container 總記憶體的一定比例，用於非 JVM 的操作。預設值為 0。

Non-Heap 記憶體計算

Non-Heap Memory 的計算公式如下：

Non-Heap = Direct Memory + Metaspace + Reserved Code Cache + (Thread Stack * Thread Count)

下表列出了各個參數對應的 JVM Falg 及其預設值：

記憶體區域 JVM Flag Default
Direct Memory -XX:MaxDirectMemorySize 10MB（JVM Default）
Metaspace -XX:MaxMetaspaceSize 基於 Class 計數自動計算
Reserved Code Cache -XX:ReservedCodeCacheSize 240MB（JVM Default）
Thread Stack -Xss 1M * 250（JVM Default Thread Stack 大小 * Tomcat 預設的最佳 Thread Count）

結果與應用

  • 在計算完上述各值後，剩餘的記憶體將被分配給 -Xmx Flag，作為 JVM 的 Heap 記憶體
  • 所有 Flag 和值將被放到 JAVA_TOOL_OPTIONS Flag 中，讓應用程式使用

若你想獲得更深入或更完整的說明，請點選以下連結：Java Buildpack - Memory Calculator

Input Variables

在計算過程中，需要依照特定的順序和邏輯使用多個參數，以下是參數的取得順序及其說明：

參數說明 優先判斷 args 傳入 其次判斷 OS Variable 最後的預設值或行為
記憶體計算工具分配的預留空間百分比 --head-room $BPL_JVM_HEAD_ROOM 0
運行時的用戶線程數 --thread-count $BPL_JVM_THREAD_COUNT 200
運行時將加載的 class 數量 --loaded-class-count $BPL_JVM_LOADED_CLASS_COUNT 若沒提供，則以 App 目錄，JVM class 數量，JVM class 數量調整，於啟動時動態的計算出建議值
App 目錄 --app-path $BPI_APPLICATION_PATH /app
JVM class 數量 --jvm-class-count $BPI_JVM_CLASS_COUNT 若沒提供，則動態計算 $JAVA_HOME 下的 class 數量
JVM class 數量調整 --jvm-class-adj $BPL_JVM_CLASS_ADJUSTMENT 無，可接受數字 (1000) 或百分比 (150%)
JVM CA 目錄 --jvm-cacerts $BPI_JVM_CACERTS 若沒提供，則試著使用 $JAVA_HOME/lib/security/cacerts
Java 啟動參數 --jvm-options $JAVA_OPTS
是否啟用 JDWP --enable-jdwp $BPL_DEBUG_ENABLED true
是否啟用 NMT --enable-nmt $BPL_JAVA_NMT_ENABLED false
是否啟用 JFR --enable-jfr $BPL_JFR_ENABLED false
是否啟用 JMX --enable-jmx $BPL_JMX_ENABLED false

執行以下指令以查看完整的 args 參數說明:

memory-calculator -h

Entrypoint

entrypoint.sh 是一個專為使用 Jib 打包的 Image 而設計的進入點，它在執行時會根據前面提到的 計算演算法 來計算出建議的記憶體配置，然後啟動 Java 應用程式。

使用 entrypoint.sh 的步驟如下：

  1. 將 entrypoint.sh 放入 Jib 所使用的 Base Image 中，例如放在 /tmp 資料夾下。
  2. 在 Jib 的配置中，將 entrypoint 設定為 /tmp/entrypoint.sh。

在 Jib 中若 自定義了 entrypoint，<jvmFlags> 參數將無法被直接引用。因此，entrypoint.sh 還整合了另一套 Jib 擴充工具: jib-jvm-flags-extension-maven。藉由這個 Jib Extension，我們就可以繼續使用 <jvmFlags>。

支援的參數

entrypoint.sh 支援以下作業系統環境變數：

  • MEM_CALC_HOME：用於設定執行檔的目錄，預設值為: /usr/local/bin。
  • MEM_CALC_ENABLED：預設為 true，若將此值設為 false，則會跳過記憶體計算，直接啟動 Java 應用程式。
  • MEM_CALC_DEBUG：除錯模式，預設為 false，若將此值設為 true，則會列印出計算過程中除錯訊息，及啟動 Java 應用程式的完整指令。

開發前準備

  • Golang: v1.22+
  • Jib ContainerTool
  • Linux 基礎映像