Containerisieren Ihrer Java-Anwendungen

Dieser Artikel enthält eine Übersicht über empfohlene Strategien und Einstellungen für die Containerisierung von Java-Anwendungen. Wenn Sie eine Java Anwendung containerisieren, überlegen Sie sorgfältig, wie viel CPU-Zeit der Container verfügbar ist. Überlegen Sie dann, wie viel Arbeitsspeicher sowohl im Hinblick auf die Gesamtspeichermenge als auch die Heapgröße des Java virtuellen Computers (JVM) verfügbar ist. In containerisierten Umgebungen haben Anwendungen möglicherweise Zugriff auf alle Prozessoren und können daher mehrere Threads parallel ausführen. Es ist jedoch üblich, dass Container über ein CPU-Kontingent verfügen, das den Zugriff auf CPUs möglicherweise drosselt.

Die JVM verwendet Heuristiken, um die Anzahl der "verfügbaren Prozessoren" basierend auf dem CPU-Kontingent zu bestimmen, was die Leistung von Java Anwendungen erheblich beeinflussen kann. Der dem Container zugewiesene Speicher und die Größe des Heapbereichs für das JVM sind ebenso wichtig wie die Prozessoren. Diese Faktoren bestimmen das Verhalten des Garbage Collector (GC) und die Gesamtleistung des Systems.

Containerisieren einer neuen Anwendung

Wenn Sie eine Java Workload für eine neue Anwendung containern, sollten Sie zwei Dinge berücksichtigen, wenn Sie über den Arbeitsspeicher nachdenken:

• Der dem Container zugeordnete Speicher selbst.
• Die Für den Java-Prozess verfügbare Arbeitsspeichermenge.

Grundlegendes zu JVM-Standard-Ergonomie

Anwendungen benötigen einen Ausgangspunkt und Einstellungen. Das JVM verfügt über Standard-Ergonomie mit vordefinierten Werten, die auf der Anzahl der verfügbaren Prozessoren und der Menge des Arbeitsspeichers im System basieren. Das JVM verwendet die Standardwerte, die in den folgenden Tabellen angezeigt werden, wenn Sie sie ohne bestimmte Startkennzeichnungen oder Parameter starten.

Die folgende Tabelle zeigt die Standard-GC für die verfügbaren Ressourcen:

Die folgende Tabelle zeigt die standardmäßige maximale Heap-Größe, je nachdem, wie viel Arbeitsspeicher in der Umgebung verfügbar ist, in der der JVM ausgeführt wird:

Die standardmäßige anfängliche Heapgröße beträgt 1/64 des verfügbaren Arbeitsspeichers. Diese Werte gelten für OpenJDK 11 und höher und für die meisten Verteilungen, einschließlich Microsoft-Build von OpenJDK, Azul Zulu, Eclipse Temurin, Oracle OpenJDK und anderen.

Speicher des Containers bestimmen

Wählen Sie einen Containerspeicherbetrag aus, der Ihrer Workload am besten entspricht, abhängig von den Anforderungen Ihrer Anwendung und ihren unterschiedlichen Verwendungsmustern. Wenn Ihre Anwendung beispielsweise große Objektdiagramme erstellt, benötigen Sie wahrscheinlich mehr Arbeitsspeicher als für Anwendungen mit vielen kleinen Objektdiagrammen.

JVM Heap-Speicher bestimmen

Wenn Sie Heap-Speicher für die JVM zuweisen, denken Sie daran, dass die JVM mehr Arbeitsspeicher benötigt als der für den JVM-Heap zugewiesene Speicher. Legen Sie nicht den maximalen JVM-Heapspeicher auf die Größe des Containerspeichers fest. Diese Einstellung kann zu Fehlern bei Containern außerhalb des Arbeitsspeichers (Out of Memory, OOM) und zu Abstürzen von Containern führen.

Legen Sie bei OpenJDK 11 und höher die JVM-Heapgröße auf eine der folgenden Arten fest:

Minimale oder anfängliche Heapgröße

Wenn die Umgebung eine bestimmte Menge an Arbeitsspeicher garantiert, der für eine JVM-Instanz reserviert ist, z. B. in einem Container, legen Sie die minimale Heapgröße oder die anfängliche Heapgröße auf dieselbe Größe wie die maximale Heapgröße fest. Diese Einstellung gibt dem JVM an, dass er nicht die Aufgabe ausführen sollte, Arbeitsspeicher auf das Betriebssystem freizugeben.

Um eine Mindestgröße für den Heap festzulegen, verwenden Sie -Xms für absolute Werte oder -XX:InitialRAMPercentage für prozentuale Werte.

Bestimmen, welcher GC verwendet werden soll

Zuvor haben Sie die Menge an JVM Heap-Speicher festgelegt, mit der Sie beginnen möchten. Der nächste Schritt ist die Auswahl Ihres GC. Die Menge an maximalem JVM-Heap-Speicher, den Sie häufig haben, beeinflusst Ihre Wahl von GC. In der folgenden Tabelle werden die Merkmale der einzelnen GC beschrieben.

Ermitteln, wie viele CPU-Kerne Sie benötigen

Verwenden Sie für jede andere GC als SerialGC zwei oder mehr vCPU-Kerne – oder zumindest 2000m für cpu_limit Kubernetes. Wählen Sie nicht weniger als einen vCPU-Kern in containerisierten Umgebungen aus.

Auswählen eines Ausgangspunkts

Beginnen Sie mit zwei Replikaten oder Instanzen in Container-Orchestrierungsumgebungen wie Kubernetes, OpenShift, Azure Spring Apps, Azure Container Apps und Azure App Service. In der folgenden Tabelle sind die empfohlenen Ausgangspunkte für die Containerisierung Ihrer neuen Java-Anwendung zusammengefasst.

Verwenden Sie die folgenden JVM-Parameter:

-XX:+UseParallelGC -XX:MaxRAMPercentage=75

Containerisieren einer vorhandenen lokalen Anwendung

Wenn Ihre Anwendung bereits lokal oder auf einer VM in der Cloud ausgeführt wird, beginnen Sie mit der folgenden Konfiguration:

• Die gleiche Arbeitsspeichermenge, auf die die Anwendung derzeit Zugriff hat.
• Die gleiche Anzahl von CPUs oder vCPU-Kernen, die die Anwendung derzeit verfügbar hat.
• Dieselben JVM-Parameter, die Sie derzeit verwenden.

Wenn die vCPU-Kerne oder die Containerspeicherkombination nicht verfügbar ist, wählen Sie den nächstgelegenen Kern aus, um die vCPU-Kerne und den Containerspeicher aufzurunden.

Nächste Schritte

Nachdem Sie nun die allgemeinen Empfehlungen für die Containerisierung Java Anwendungen verstanden haben, fahren Sie mit dem folgenden Artikel fort, um einen Containerisierungsbasisplan einzurichten:

• Einrichten eines Basisplans für containerisierte Java-Anwendungen