Can an external process force the JVM to throw a "java.lang.OutOfMemoryError: GC overhead limit exceeded"

Question

同一操作系统和硬件上的另一个进程（java 或否）运行是否有可能触发

java.lang.OutOfMemoryError: GC overhead limit exceeded

通过消耗 RAM and/or 大量 CPU 负载 - 或者通过其他方式？

来自Java 8 documentation

The detail message "GC overhead limit exceeded" indicates that the garbage collector is running all the time and Java program is making very slow progress. After a garbage collection, if the Java process is spending more than approximately 98% of its time doing garbage collection and if it is recovering less than 2% of the heap...

和这个 somewhat older thread 我知道这是时效性的。然而，它似乎缺乏对这 98% 所指内容的适当说明。

编辑 20201008： 添加了 Link to the Garbage Collector Ergonomics

Answer 1

是的，但在现实生活中这不太可能。

要让 JVM 抛出 java.lang.OutOfMemoryError: GC overhead limit exceeded，必须满足两个条件：

一个 GC 循环回收少于 GCHeapFreeLimit (2%) 堆 space;
JVM 花在 GC 上的时间超过 GCTimeLimit (98%)。

外部进程几乎不会影响第一个条件，除非它直接与目标应用程序交互。这意味着，JVM 应该已经处于“几乎内存不足”状态才能发生错误。

另一个进程可能会影响时间。如果此进程大量使用共享 CPU 资源，它可以通过与 JVM 竞争 CPU 时间来使 GC 运行变慢。较慢的 GC 意味着更长的 GC 周期，因此花费在 GC 上的时间百分比更多。

当另一个进程使 JVM 抛出 GC overhead limit exceeded 时，我能够创建一个人工示例，但这真的很棘手。

考虑以下 Java 程序。

import java.util.ArrayList;

public class GCOverheadLimit {
    static ArrayList<Object> garbage = new ArrayList<>();
    static byte[] reserve = new byte[100_000];

    static void fillHeap() {
        try {
            while (true) {
                garbage.add(new byte[10_000]);
            }
        } catch (OutOfMemoryError e) {
            reserve = null;
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        System.out.println("Filling heap");
        fillHeap();

        System.out.println("Starting GC loop");
        while (true) {
            garbage.add(new byte[10_000]);
            garbage.remove(garbage.size() - 1);
            Thread.sleep(20);
        }
    }
}

首先，它用 non-reclaimable 个对象填充整个堆，留下少量可用内存。然后在反复分配可回收的垃圾，让GC一次又一次的发生。迭代之间有一个小的延迟，以保持总 GC 开销低于 98%。

实验使用 1GB 堆和并行 GC：

java -Xmx1g -Xms1g -XX:+UseParallelGC GCOverheadLimit

我运行这个程序在 cgroup 中，配额 CPU。我的机器有 4 个内核，但我让 JVM 每 100 毫秒周期只使用 200 毫秒 CPU 时间。

mkdir /sys/fs/cgroup/cpu/test
echo 200000 > /sys/fs/cgroup/cpu/test/cpu.cfs_quota_us
echo $JAVA_PID > /sys/fs/cgroup/cpu/test/cgroup.procs

到目前为止程序运行良好。现在我运行一两个 CPU 同一个 cgroup 中的刻录进程:

sha1sum /dev/zero &
echo $! > /sys/fs/cgroup/cpu/test/cgroup.procs

由于超出配额，OS 开始限制进程。 GC次数增加，JVM最终抛出java.lang.OutOfMemoryError: GC overhead limit exceeded.

注意：重现问题需要仔细选择参数（堆大小、延迟、配额）。其他机器和其他环境的参数会有所不同。我的观点是-这个问题理论上是可能的，但在实践中可能永远不会发生，因为有太多的因素需要一起匹配。

Can an external process force the JVM to throw a "java.lang.OutOfMemoryError: GC overhead limit exceeded"

Can an external process force the JVM to throw a "java.lang.OutOfMemoryError: GC overhead limit exceeded"

java

jvm

out-of-memory