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一文彻底搞懂 CMS GC 参数配置

近期整理多个 HBase 集群的 JVM 参数，发现都是默认的 CMS GC 配置，如何调优 JVM 参数就成了一个绕不过的话题。因此，为了寻求一个 CMS GC 的 JVM 合理参数配置，笔者参考多篇社区文章及相关博客，总结了一些 CMS 相关的知识点，以及一套基于 CMS 的 JVM 参数配置。

CMS GC 要点

CMS（Concurrent Mark Sweep，并发-标记-清除）是目前最常用的 JVM 垃圾回收器，这里不解释 CMS 的工作过程，只记录一些基础要点以帮助理解后面的内容：

CMS 是一种基于并发、使用标记清除算法的垃圾回收器。CMS 会尽可能让 GC 线程与用户线程并发执行，可以消除长时间的 GC 停顿（STW）。

CMS 不会对新生代做垃圾回收，默认只针对老年代进行垃圾回收。此外，CMS 还可以开启对永久代的垃圾回收（或元空间），避免由于 PermGen 空间耗尽带来 Full GC，JDK6以上受参数 -XX:+CMSClassUnloadingEnabled 控制，这个参数在 JDK8 之前默认关闭，JDK8 默认开启了。

CMS 要与一个新生代垃圾回收器搭配使用，所谓"分代收集"。能与 CMS 配合工作的新生代回收器有 Serial 收集器和 ParNew 收集器，我们一般使用支持多线程执行的 ParNew 收集器。
使用 CMS GC 策略时，GC 类别可以分为：Young GC（又称 Minor GC），Old GC（又称 Major GC、CMS GC），以及Full GC。其中 Full GC 是对整个堆的垃圾回收，STW 时间较长，对业务影响较大，应该尽量避免 Full GC。

JVM 参数配置

经过理解各个参数的含义及取值影响，总结了以下的 JVM 参数配置，可以几乎不用调整使用：

如果是 64G 及以上的大堆，-Xmn 可以调整到2g，其他参数不变或微调。下面对一些重要的 JVM 参数介绍说明。

重点参数解析

以下参数解析都建立在使用 CMS GC 策略基础上，这里使用 CMS GC 表示老年代垃圾回收，Young GC 表示新生代垃圾回收。

① -Xmx, -Xms, -Xmn

-Xmx、-Xms 分别表示 JVM 堆的最大值，初始化大小。-Xmx 等价于-XX:MaxHeapSize，-Xms 等价于-XX:InitialHeapSize。

-Xmn表示新生代大小，等价于-XX:MaxNewSize、-XX:NewSize，这个参数的设置对 GC 性能影响较大，设置小了会影响 CMS GC 性能，设置大了会影响 Young GC 性能，建议取值范围在1~3g，比如32g堆大小时可以设为1g，64g堆大小时可以设为2g，通常性能会比较高。

② -Xss

表示线程栈的大小，等价于-XX:ThreadStackSize，默认1M，一般使用不了这么多，建议值256k。

③ -XX:SurvivorRatio

新生代中 Eden 区与 Survivor 区的比值，默认8，这个参数设置过大会导致 CMS GC 耗时过长，建议调小，使得短寿对象在Young区可以被充分回收，减少晋升到Old区的对象数量，以此提升 CMS GC 性能。

④ -XX:+UseParNewGC, -XX:+UseConcMarkSweepGC

分别表示使用并行收集器 ParNew 对新生代进行垃圾回收，使用并发标记清除收集器 CMS 对老年代进行垃圾回收。

⑤ -XX:ParallelGCThreads, -XX:ParallelCMSThreads

分别表示 Young GC 与 CMS GC 工作时的并行线程数，建议根据处理器数量进行合理设置。

⑥ -XX:MaxTenuringThreshold

对象从新生代晋升到老年代的年龄阈值（每次 Young GC 留下来的对象年龄加一），默认值15，表示对象要经过15次 GC 才能从新生代晋升到老年代。设置太小会严重影响 CMS GC 性能，建议默认值即可。

⑦ -XX:+UseCMSCompactAtFullCollection

由于 CMS GC 会产生内存碎片，且只在 Full GC 时才会进行内存碎片压缩（因此使用 CMS 垃圾回收器避免不了 Full GC）。这个参数表示开启 Full GC 时的压缩功能，减少内存碎片。

⑧ -XX:+UseCMSInitiatingOccupancyOnly ,

-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction

-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction 表示触发 CMS GC 的老年代使用阈值，一般设置为 70~80（百分比），设置太小会增加 CMS GC 发现的频率，设置太大可能会导致并发模式失败或晋升失败。默认为 -1，表示 CMS GC 会由 JVM 自动触发。

-XX:+UseCMSInitiatingOccupancyOnly 表示 CMS GC 只基于 CMSInitiatingOccupancyFraction 触发，如果未设置该参数则 JVM 只会根据 CMSInitiatingOccupancyFraction 触发第一次 CMS GC ，后续还是会自动触发。建议同时设置这两个参数。

⑨ -XX:+CMSClassUnloadingEnabled

表示开启 CMS 对永久代的垃圾回收（或元空间），避免由于永久代空间耗尽带来 Full GC。