Oracle,OpenJDK等四大JVM性能对比的示例分析
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市面上可供选择的JVM发行版还是有不少的。选择合适的JVM需要考虑不同的因素。性能是其中一个重要的因素。靠谱的性能研究是很困难的。在本文中，我创建了一个测试，在不同的JVM上执行对比测试。测试程序包括Spring Boot REST应用，使用Prometheus监控JVM并使用Grafana可视化。下图是示意图。除了soapui外，所有东西都在docker容器中运行。
隔离干扰因素
如何确定没有别的因素干扰你的设施。我们可以通过尝试隔离分配给流程的资源来实现。 例如，分配专用CPU和固定数量的内存。 我还进行了几项测试，这些测试将资源限制放在负载均衡器，监控软件和可视化软件上(为这些资源分配不同的CPU和内存)。 为进程分配特定资源(使用docker-compose v2 cpuset和内存参数)似乎不会对单个进程负载和响应时间的度量产生很大影响。 我还比较了启动，负载和无负载情况。 在这些不同情况下，测试结果没有很大变化。
为进程分配特定CPU和内存
使用docker-compose无法为进程配置特定CPU。 docker-compose v3不支持为进程分配特定的CPU，也不支持分配资源约束。 您可以想象在潜在的多主机环境中分配特定CPU并非易事。 因此，我将docker-compose文件迁移回v2，该版本允许分配特定的CPU。 可以用于监控软件，这些CPU和JVM使用的CPU隔离开。 我使用了taskset命令。
同环境测试
您如何确保所有测试都在完全相同的情况下进行? 当我针对JVM运行测试而明天再次运行相同的测试场景时，我的结果会有所不同。 这可能有各种原因，例如不同的CPU会占用工作负载，而且这些CPU也忙于处理其他事情，或者我在主机或客户操作系统中运行不同的后台进程。 即使***测试单个JVM并在测试之后测试另一个JVM，结果也无法比较。 例如，我正在使用Prometheus收集数据。 在第二次运行期间，Prometheus数据库可能会存储更多数据。 这可能会导致添加新数据的速度变慢，这可能会影响第二个JVM性能指标。 这个例子虽然可能相当牵强，但您可以采取措施排除其他因素。 这是我选择同时执行所有测试的原因。
setup
我的环境包括一个docker-compose文件，它允许我轻松启动4个在不同JVM上运行Spring Boot应用程序。 在4个JDK的之前，我加了一个haproxy实例来进行负载均衡。 这是为了确保不同的测试之间没有时间相关的差异，保证所有JVM都同时处于相同的负载下。
为了监控结果，我使用了Micrometer保证Prometheus能够读取JVM性能指标。 我使用Grafana对数据可视化：https://grafana.com/dashboards/4701
由于GraalVM目前仅作为JDK 8版本提供，因此其他JVM也使用JDK 8。 当容器运行时，可以通过访问执行器url来检查JVM版本：localhost:8080/actuator/env
或者使用如下命令:
docker exec -it store/oracle/serverjre:8 java -version
使用的JVM版本如下：
GraalVM CE rc9 (8u192)
OpenJDK 8u191
Zulu 8u192
Oracle JDK 8u181
开始测试
可以在这里下载代码，然后运行命令：
sh ./buildjdkcontainers.sh
docker-compose -f docker-compose-jdks.yml up
你可以可以访问:
8080端口的haproxy
9090端口的Prometheus
3000端口的Grafana
需要配置Grafana访问Prometheus的数据
接下来配置Grafana中的dashboard:
接下来，您可以对http://localhost:8080/hello(HTTP GET)执行负载测试，并在Grafana仪表板中查看结果。
操作系统差异
不同Docker镜像之间使用的OS不同。 操作系统可通过以下方式确定：
docker exec -it store/oracle/serverjre:8 cat /etc/*-release
azul/zulu-openjdk:8 used Ubuntu 18.04
oracle/graalvm-ce:1.0.0-rc9 used Oracle Linux Server 7.5
openjdk:8 used Debian GNU/Linux 9
store/oracle/serverjre:8 used Oracle Linux Server 7.5
我认为这不会对JVM运行产生太大的影响。OracleJDK和Graalvm使用相同的操作系统。
测试结果
使用JVM dashboard，可以轻松区分特定的差异区域，以便进一步研究它们。
cpu使用
GraalVM在测试期间总体CPU使用率***。 Oracle JDK的CPU使用率***。
响应时间
整体GraalVM的响应时间最短，OpenJDK***，紧随Oracle JDK和Zulu。 平均而言，OpenJDK与GraalVM之间的差异约为30%。
垃圾回收
GraalVM加载了比其他JDK更多的类。 OpenJDK加载最少的类。 GraalVM和OpenJDK之间的差异大约是25%。 尚未确定这是否是GraalVM的固定开销，或者与所使用的类的数量成比例。
这些额外的类可能会导致垃圾收集期间的延迟(尽管这种相关性可能不一定是因果关系)。 GraalVM的的GC暂停时间确实最长。
下面是GC暂停时间总和的图表。 由于GraalVM中的分配失败导致了最长的GC暂停时间(顶部的一行)。
内存使用
JVM内存使用情况很有意思。 如上图所示，OpenJDK JVM使用的内存堆垛。 GraalVM和Zulu的垃圾收集行为似乎相似，但GraalVM具有更高的内存使用率。 Oracle JDK垃圾收集并不频繁。 在查看平均值时，OpenJDK JVM使用***内存，而Zulu使用最少内存。 在较长时间内衡量时，Oracle JDK和OpenJDK的行为看起来不稳定，而Zulu和GraalVM看起来更稳定。
总结
在本次测试中，我使用SOAP UI对运行在4个不同JVM上的Spring Boot Rest程序进行了压力测试。我使用Prometheus轮询JVM实例(每5s轮训一次，用Micrometer生成数据)，并使用Grafana和Prometheus来显示数据。结果表明GraalVM不适合作为OpenJDK的替代品，因为它的表现更差，使用了更多资源，加载更多类而且垃圾收集时间更长。
GraalVM加载的类更多
GraalVM 上的应用程序响应时间最慢
GraalVM的CPU使用率***(响应时间最慢)
GraalVM的GC时间最长
Zulu OpenJDK使用的内存最少。与Oracle JDK和OpenJDK相比，Zulu OpenJDK和GraalVM的内存使用更稳定。
当然，由于GraalVM相对较新，Micrometer提供的指标可能无法正确显示实际吞吐量和资源使用情况。也可能是我的设置导致这种差异。我通过查看不同情况下的结果来排除第二个问题。
如果您想使用GraalVM的多语言功能，那么其他JVM无此功能。GraalVM也提供了本地编译选项(我在同一个JAR上执行了测试)。此功能可能会大大提高性能。
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