教你分析 9 种 OOM 常见原因及解决方案

谁借莪１个温暖的怀抱￠ 2024-03-02 10:54 17阅读 0赞

当 JVM 内存严重不足时，就会抛出 java.lang.OutOfMemoryError 错误。本文总结了常见的 OOM 原因及其解决方法，如下图所示。如有遗漏或错误，欢迎补充指正。

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1、Java heap space

当堆内存（Heap Space）没有足够空间存放新创建的对象时，就会抛出 `java.lang.OutOfMemoryError:Javaheap space` 错误（根据实际生产经验，可以对程序日志中的 OutOfMemoryError 配置关键字告警，一经发现，立即处理）。

#### 原因分析 ####

`Javaheap space` 错误产生的常见原因可以分为以下几类：

1、请求创建一个超大对象，通常是一个大数组。

2、超出预期的访问量/数据量，通常是上游系统请求流量飙升，常见于各类促销/秒杀活动，可以结合业务流量指标排查是否有尖状峰值。

3、过度使用终结器（Finalizer），该对象没有立即被 GC。

4、内存泄漏（Memory Leak），大量对象引用没有释放，JVM 无法对其自动回收，常见于使用了 File 等资源没有回收。

#### 解决方案 ####

针对大部分情况，通常只需要通过 `-Xmx` 参数调高 JVM 堆内存空间即可。如果仍然没有解决，可以参考以下情况做进一步处理：

1、如果是超大对象，可以检查其合理性，比如是否一次性查询了数据库全部结果，而没有做结果数限制。

2、如果是业务峰值压力，可以考虑添加机器资源，或者做限流降级。

3、如果是内存泄漏，需要找到持有的对象，修改代码设计，比如关闭没有释放的连接。

### 2、GC overhead limit exceeded ###

当 Java 进程花费 98% 以上的时间执行 GC，但只恢复了不到 2% 的内存，且该动作连续重复了 5 次，就会抛出 `java.lang.OutOfMemoryError:GC overhead limit exceeded` 错误。简单地说，就是应用程序已经基本耗尽了所有可用内存， GC 也无法回收。

此类问题的原因与解决方案跟 `Javaheap space` 非常类似，可以参考上文。

### 3、Permgen space ###

该错误表示永久代（Permanent Generation）已用满，通常是因为加载的 class 数目太多或体积太大。

#### 原因分析 ####

永久代存储对象主要包括以下几类：

1、加载/缓存到内存中的 class 定义，包括类的名称，字段，方法和字节码；

2、常量池；

3、对象数组/类型数组所关联的 class；

4、JIT 编译器优化后的 class 信息。

PermGen 的使用量与加载到内存的 class 的数量/大小正相关。

#### 解决方案 ####

根据 Permgen space 报错的时机，可以采用不同的解决方案，如下所示：

1、程序启动报错，修改 `-XX:MaxPermSize` 启动参数，调大永久代空间。

2、应用重新部署时报错，很可能是没有应用没有重启，导致加载了多份 class 信息，只需重启 JVM 即可解决。

3、运行时报错，应用程序可能会动态创建大量 class，而这些 class 的生命周期很短暂，但是 JVM 默认不会卸载 class，可以设置 `-XX:+CMSClassUnloadingEnabled` 和 `-XX:+UseConcMarkSweepGC`这两个参数允许 JVM 卸载 class。

如果上述方法无法解决，可以通过 jmap 命令 dump 内存对象 `jmap-dump:format=b,file=dump.hprof<process-id>` ，然后利用 Eclipse MAT https://www.eclipse.org/mat 功能逐一分析开销最大的 classloader 和重复 class。

### 4、Metaspace ###

JDK 1.8 使用 Metaspace 替换了永久代（Permanent Generation），该错误表示 Metaspace 已被用满，通常是因为加载的 class 数目太多或体积太大。

此类问题的原因与解决方法跟 `Permgenspace` 非常类似，可以参考上文。需要特别注意的是调整 Metaspace 空间大小的启动参数为 `-XX:MaxMetaspaceSize`。

### 5、Unable to create new native thread ###

每个 Java 线程都需要占用一定的内存空间，当 JVM 向底层操作系统请求创建一个新的 native 线程时，如果没有足够的资源分配就会报此类错误。

#### 原因分析 ####

JVM 向 OS 请求创建 native 线程失败，就会抛出 `Unableto createnewnativethread`，常见的原因包括以下几类：

1、线程数超过操作系统最大线程数 ulimit 限制；

2、线程数超过 kernel.pid\_max（只能重启）；

3、native 内存不足；

该问题发生的常见过程主要包括以下几步：

1、JVM 内部的应用程序请求创建一个新的 Java 线程；

2、JVM native 方法代理了该次请求，并向操作系统请求创建一个 native 线程；

3、操作系统尝试创建一个新的 native 线程，并为其分配内存；

4、如果操作系统的虚拟内存已耗尽，或是受到 32 位进程的地址空间限制，操作系统就会拒绝本次 native 内存分配；

5、JVM 将抛出 `java.lang.OutOfMemoryError:Unableto createnewnativethread` 错误。

#### 解决方案 ####

1、升级配置，为机器提供更多的内存；

2、降低 Java Heap Space 大小；

3、修复应用程序的线程泄漏问题；

4、限制线程池大小；

5、使用 -Xss 参数减少线程栈的大小；

6、调高 OS 层面的线程最大数：执行 `ulimia-a` 查看最大线程数限制，使用 `ulimit-u xxx` 调整最大线程数限制。

ulimit -a .... 省略部分内容 ..... max user processes (-u) 16384

### 6、Out of swap space？ ###

该错误表示所有可用的虚拟内存已被耗尽。虚拟内存（Virtual Memory）由物理内存（Physical Memory）和交换空间（Swap Space）两部分组成。当运行时程序请求的虚拟内存溢出时就会报 `Outof swap space?` 错误。

#### 原因分析 ####

该错误出现的常见原因包括以下几类：

1、地址空间不足；

2、物理内存已耗光；

3、应用程序的本地内存泄漏（native leak），例如不断申请本地内存，却不释放。

4、执行 `jmap-histo:live<pid>` 命令，强制执行 Full GC；如果几次执行后内存明显下降，则基本确认为 Direct ByteBuffer 问题。

#### 解决方案 ####

根据错误原因可以采取如下解决方案：

1、升级地址空间为 64 bit；

2、使用 Arthas 检查是否为 Inflater/Deflater 解压缩问题，如果是，则显式调用 end 方法。

3、Direct ByteBuffer 问题可以通过启动参数 `-XX:MaxDirectMemorySize` 调低阈值。

4、升级服务器配置/隔离部署，避免争用。

### 7、 Kill process or sacrifice child ###

有一种内核作业（Kernel Job）名为 Out of Memory Killer，它会在可用内存极低的情况下“杀死”（kill）某些进程。OOM Killer 会对所有进程进行打分，然后将评分较低的进程“杀死”，具体的评分规则可以参考 Surviving the Linux OOM Killer。

不同于其他的 OOM 错误， `Killprocessorsacrifice child` 错误不是由 JVM 层面触发的，而是由操作系统层面触发的。

#### 原因分析 ####

默认情况下，Linux 内核允许进程申请的内存总量大于系统可用内存，通过这种“错峰复用”的方式可以更有效的利用系统资源。

然而，这种方式也会无可避免地带来一定的“超卖”风险。例如某些进程持续占用系统内存，然后导致其他进程没有可用内存。此时，系统将自动激活 OOM Killer，寻找评分低的进程，并将其“杀死”，释放内存资源。

#### 解决方案 ####

1、升级服务器配置/隔离部署，避免争用。

2、OOM Killer 调优。

### 8、Requested array size exceeds VM limit ###

JVM 限制了数组的最大长度，该错误表示程序请求创建的数组超过最大长度限制。

JVM 在为数组分配内存前，会检查要分配的数据结构在系统中是否可寻址，通常为 `Integer.MAX_VALUE-2`。

此类问题比较罕见，通常需要检查代码，确认业务是否需要创建如此大的数组，是否可以拆分为多个块，分批执行。

### 9、Direct buffer memory ###