Linux与JVM的内存关系分析-Java开发Java经验技巧

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1、Linux与JVM的内存关系分析-编程开发技术Linux与JVM的内存关系分析原文出处：美团技术团队引言在一些物理内存为8g的服务器上,主要运行一个Java服务，系统内存分配如下:Java服务的JVM堆大小设置为6g,一个监控进程占用大约600m,Linux口身使用人约800m。从衣面上，物理内存应该是足够使用的；但实际运行的情况是，会发生大量使用SWAP（说明物理内存不够使用了），如下图所示。同时，由于SWAP和GC同时发生会致使JVM严重卡顿，所以我们要追问：内存究竟去哪儿了？2.33G1.86GB

2、1.4GB953.67MB476.84Mpn•一4、uQipn—4lastminavg□Usedswapspace[all]0B0B321.01hoom卜090oorNI卜0S0oorNI卜0寸0卜oeooorNI卜000oorNI0000min53.79MElast[all]128.43MBIDUsedswapspace要分析这个问题，理解JVM和操作系统Z间的内存关系非常重要。接下來主要就Linux与JVM之间的内存关系进行一些分析。一、Linux与进程内存模型JVM以一个进程（Process）的身

3、份运行在Linux系统上，了解Linux与进程的内存关系，是理解JVM与Linux内存的关系的基础。下图给出了硬件、系统、进程三个层面的内存之间的概要关系。从硬件上看，Linux系统的内存空间由两个部分构成：物理内存和SWAP（位于磁盘）。物理内存是Linux活动时使用的主要内存区域；当物理内存不够使用时，Linux会把一部分暂时不用的内存数据放到磁盘上的SWAP屮去，以便腾出更多的可用内存空间；而当需要使用位于SWAP的数据时，必须先将其换冋到内存中。从Linux系统上看，除了引导系统的BIN区，整个

4、内存空间主耍被分成两个部分:内核内存(Kernelspace)、用户内存(Userspace)。内核内存是Linux自身使用的内存空间，主要提供给程序调度、内存分配、连接硬件资源等程序逻辑使用。用户内存是提供给各个进程主要空间，Linux给各个进程提供和同的虚拟内存空间；这使得进程Z间和互独立，互不干扰。实现的方法是采用虚拟内存技术：给每一个进程一定虚拟内存空间，而只有当虚拟内存实际被使用时，才分配物理内存。如下图所示，对于32的Linux系统來说，一般将0〜3G的虚拟内存空间分配做为用户空间，将3〜4

5、G的虚拟内存空间分配为内核空间；64位系统的划分情况是类似的。32位结构OGB3GB4GB用户内存64位结构OGB512GBorMore用户内存从进程的角度來看，进程能直接访问的用户内存(虚拟内存空间)被划分为5个部分：代码区、数据区、堆区、栈区、未使用区。代码区屮存放应用程序的机器代码，运行过程中代码不能被修改，具有只读和固定大小的特点。数据区中存放了应用程序屮的全局数据，静态数据和一-些常量字符串等,其大小也是固定的。堆是运行时程序动态申请的空间，属于程序运行时直接申请、释放的内存资源。栈区用來存放

6、函数的传入参数、临时变量，以及返回地址等数据。未使用区是分配新内存空间的预备区域。二、进程与JVM内存模型JVM木质就是一个进程，因此其内存模型也有进程的一般特点。但是，JVM又不是一个普通的进程，其在内存模型上冇许多崭新的特点，主要原因冇两个：1.JVM将许多本來屈于操作系统管理范畴的东西，移植到了JVM内部，目的在于减少系统调用的次数；2・JavaNlO,目的在于减少用于读写10的系统调用的开销。JVM进程与普通进程内存模型比较如下图：7内核内彳需要说明的是，这个模型的并不是JVM内存使用的精确模型

7、，更侧重于从操作系统的角度而省略了一些JVM的内部细节（尽管也很重要）。下面从用户内存和内核内存两个方面讲解JVM进程的内存特点。1•用户内存上图特别强调了JVM进程模型的代码区和数据区指的是JVM口身的，而非Jewel程序的。普通进程栈区，在JV1—般仅仅用做线程栈。JVM的堆区和普通进程的差别是最大的，下面具体详细说明：首先是永久代。永久代木质上是Java程序的代码区和数据区。Java程序中类（class）,会被加载到整个区域的不同数据结构中去，包括常量池、域、方法数据、方法体、构造函数、以及类小

8、的专用方法、实例初始化、接口初始化等。这个区域对于操作系统来说，是堆的一个部分；而对于Java程序来说，这是容纳程序木身及静态资源的空间，使得JVM能够解释执行Java程序。其次是新生代和老年代。新生代和老年代才是Java程序真正使用的堆空间，主要用于内存对象的存储；但是其管理方式和普通进程有本质的区别。普通进程在运行时给内存对象分配空间时，比如C++执行new操作时，会触发一次分配内存空间的系统调用，由操作系统的线程根据对彖的大小分配好空