JVM GC 性能测试（一）：相同流量

D瓜哥
系统架构, 性能优化
JVM GC 性能测试（一）：相同流量

JVM GC 性能测试系列:

  1. JVM GC 性能对比方法

  2. JVM GC 性能测试（一）：相同流量

  3. JVM GC 性能测试（二）：递增流量

  4. JVM GC 性能测试（三）：真实流量

在上一篇文章 JVM GC 性能对比方法 介绍了性能对比的方法，这篇文章就根据该方法对上述提到的5种 JVM GC 进行性能测试。

在正式测试之前，D瓜哥进行了多次小流量试探性测试，来探索一个合适的量。找到一个比较平稳的量后，乘以机器数量，获得一个每秒总计请求量，最后使用该总量数据去做压测。

根据多次测试的数据来看，最后选择的是每台每秒 500 QPS，5 个分组，每个分组 5 台机器，所以，每秒的请求总量是： 500 * 5 * 5 = 12500 QPS；每个分组每分钟的总量是：500 * 5 * 60 = 150000 QPS。使用每台机器以此使用 100 QPS，200 QPS，300 QPS，400 QPS 各运行一分钟来对系统进行预热。最后以每台每秒 500 QPS 的访问量来对测试机器进行持续十分钟的性能测试，最后分析这十分钟的相关数据。

一言以蔽之

  1. 服务稳定性：J21-Gen-ZGC、J21-G1、J8-G1 稳定性最好；J17-ZGC 有轻微波动；J21-ZGC 有剧烈波动；

  2. 服务耗时 TP999：J21-Gen-ZGC < J17-ZGC < J21-G1 < J8-G1 < J21-ZGC；

  3. CPU 消耗：J21-G1 < J8-G1 < J17-ZGC < J21-Gen-ZGC < J21-ZGC；

总结：从 CPU 及服务稳定性来看，J21-G1 是更好的选择；从服务的延迟角度来看，J21-Gen-ZGC 最最佳选择。不考虑兼容性问题（兼容性问题也在稳步改善，这不是不可逾越的障碍。），OpenJDK 8 真的可以淘汰了。

OpenJDK 21 G1 GC 的表现属实惊艳到了D瓜哥，测试之前完全没有想到它的表现竟然是如此给力。这里给自己挖个坑，回头整理一下 G1 GC 的主要优化，敬请关注： Java G1 垃圾收集器主要优化。

1. 服务调用监控数据

监控服务调用的相关数据，这是对于用户来说，感知最强烈的相关数据，也是直接关系到服务质量的数据。

1.1. 服务调用次数

服务调用次数，在分钟级数据上来看，基本一样；秒级数据，调用次数有上下波动。波动跟调用耗时呈负相关。

服务调用次数（分钟）
图 1. 服务调用次数（分钟）
服务调用次数（秒）
图 2. 服务调用次数（秒）

1.2. 每台机器的调用次数及耗时

每台机器服务调用次数（秒）
图 3. 每台机器服务调用次数（秒）

1.3. 服务调用耗时

1.3.1. TP999

服务调用 TP999（分钟）
图 4. 服务调用 TP999（分钟）
服务调用 TP999（秒）
图 5. 服务调用 TP999（秒）

1.3.2. TP99

服务调用 TP99（分钟）
图 6. 服务调用 TP99（分钟）
服务调用 TP99（秒）
图 7. 服务调用 TP99（秒）

1.3.3. 平均耗时

坦白讲，D瓜哥对平均耗时不感兴趣，就像正常人也不关注平均工资一样。截图只是保存数据。

服务调用平均耗时（分钟）
图 8. 服务调用平均耗时（分钟）
服务调用平均耗时（秒）
图 9. 服务调用平均耗时（秒）

2. JVM 监控

JMV 监控目前只有分钟级的数据，所以，本节的数据全部是分钟级。

从以下图表可以看出：

  1. J21-G1 相比 J8-G1 有了非常明显的进步，无论是在 CPU 使用率，还是在 GC 耗时，或者 GC 次数等各方面，都有了非常明显的进步。

  2. J21-Gen-ZGC 相比 ZGC，使用更频繁的 GC 来换取耗时的降低，所以，在 CPU 消耗方面更大。

疑问：

  1. 在相同访问量的情况下，为什么 J21-G1 比 J8-G1 的 GC 次数都减少很多呢？相同访问量的情况下，产生的垃圾对象也应该比较接近啊。

  2. J21-ZGC 非常拉胯，比 J17-ZGC 还要拉胯。有点费解。同时，也好奇，从 OpenJDK17 到 OpenJDK 21，ZGC 都做了什么改动？

D瓜哥保存了这些机器的相关 JVM 日志。如果有好用的 GC 日志分析工具，欢迎推荐，我后续再将 GC 日志分析的图片分享出来。

2.1. CPU

这里的“CPU 使用率”是通过 Java Agent 采集到的数据，不是 JVM 使用的“CPU 使用率”。
CPU 使用率（平均）
图 10. CPU 使用率（平均）
CPU 使用率（最大）
图 11. CPU 使用率（最大）
CPU 使用率（最小）
图 12. CPU 使用率（最小）

2.2. Young GC

本监控将 ZGC（即非分代 ZGC）的 GC 动作都按照 Full GC 处理。所以，J17-ZGC、J21-ZGC 的 GC 统计全部按照 Young GC 来处理。

  • 从 GC 次数上来看，J21-ZGC 和 J17-ZGC 的次数最少；其次是 J21-G1、J8-G1。

  • 从 GC 耗时上来看，J21-G1 可谓是一骑绝尘，后面依次是：J8-G1、G21-Gen-ZGC、J21-ZGC、J17-ZGC。

2.2.1. Young GC 次数

JVM Young GC 次数（）
图 13. JVM Young GC 次数（平均）
JVM Young GC 次数（最大）
图 14. JVM Young GC 次数（最大）
JVM Young GC 次数（最小）
图 15. JVM Young GC 次数（最小）

2.2.2. Young GC 耗时

JVM Young GC 耗时（平均）
图 16. JVM Young GC 耗时（平均）
JVM Young GC 耗时（最大）
图 17. JVM Young GC 耗时（最大）
JVM Young GC 耗时（最小）
图 18. JVM Young GC 耗时（最小）

2.3. Full GC

2.3.1. Full GC 次数

JVM Full GC 次数（平均）
图 19. JVM Full GC 次数（平均）
JVM Full GC 次数（最大）
图 20. JVM Full GC 次数（最大）
JVM Full GC 次数（最小）
图 21. JVM Full GC 次数（最小）

2.3.2. Full GC 耗时

JVM Full GC 耗时（平均）
图 22. JVM Full GC 耗时（平均）
JVM Full GC 耗时（最大）
图 23. JVM Full GC 耗时（最大）
JVM Full GC 耗时（最小）
图 24. JVM Full GC 耗时（最小）

2.4. Heap

JVM 堆内存（平均）
图 25. JVM 堆内存（平均）
JVM 堆内存（最大）
图 26. JVM 堆内存（最大）
JVM 堆内存（最小）
图 27. JVM 堆内存（最小）

2.5. 非堆

JVM 非堆内存（平均）
图 28. JVM 非堆内存（平均）

2.6. 线程数

JVM 线程数（平均）
图 29. JVM 线程数（平均）

3. 系统监控

3.1. CPU 使用率（秒级）

系统监控 CPU 使用率（秒级平均）
图 30. 系统监控 CPU 使用率（秒级平均）
系统监控 CPU 使用率（秒级最大）
图 31. 系统监控 CPU 使用率（秒级最大）
系统监控 CPU 使用率（秒级最小）
图 32. 系统监控 CPU 使用率（秒级最小）

3.2. CPU 使用率（分钟级）

系统监控 CPU 使用率（分钟级平均）
图 33. 系统监控 CPU 使用率（分钟级平均）
系统监控 CPU 使用率和内存使用率在分钟级的数据，最大、最小和平均区别不大，几乎一致。这里只截图了平均的数据。
系统监控内存使用率（分钟级平均）
图 34. 系统监控内存使用率（分钟级平均）

后话

在测试方法中，D瓜哥提到“将 JMeter 的共享模式设置为所有线程，这样的话，每次发送请求的参数都会不一样。”，在后来的测试中，D瓜哥又尝试将共享模式设置为“当前线程”，却引发了不一样的结果，导致了进一步的思考。先设个谜语，在下一篇测试中，给大家揭晓谜底。

下一篇文章中，D瓜哥将使用逐步增量的方式，探索各个 GC 的极限处理能力，同时对比在极限和超极限访问量的情况下，各个 GC 又是一个什么样的表现。敬请关注： JVM GC 性能测试（二）：递增流量。