IBM 和 SAP 开源其 JVM 诊断工具

  • Srini Penchikala
  • 张龙

2007 年 11 月 24 日

话题:JavaIBM语言 & 开发

IBM 最近发布了其 Java 诊断工具套件,该套件包含如下工具:面向 Java 的产品转储分析器(Dump Analyzer)、处理垃圾收集(GC,即 Garbage Collection)的 Extensible Verbose Toolkit 和 Java 锁分析器(JLA,即 Java Lock Analyzer)。IBM 的alphaWorks团队从事这些 JVM 工具的开发工作,并且在一个叫做Java diagnostics, IBM style的技术系列文章中公布了关于如何使用它们的一些细节信息。SAP 上个月也发布了一个关于其堆分析器工具(heap analyzer tool)的声明,该工具叫做 SAP 内存分析器(SAP Memory Analyzer),该工具已集成到 Eclipse IDE 中。

对于从事或者被迫从事(有时就是这种情况)分析和解释 JVM 性能及诊断数据的工作的那些 Java 开发者来说,在工作时并没有多少敏捷开源的工具可供使用,而仅仅通过查看文本格式的日志文件内容来分析 JVM 的性能会让人感到非常沮丧。尤其是当开发小组被告知将与 JVM 相关的分析诊断工作推迟到产品环境中,这个问题就更让人不知所措了,因为在 Java 产品环境中很难去分析日志并且快速定位问题产生的根源。对于线程产生的日志则更是如此,在没有可视化工具的支持下去解释和分析它将是异常复杂的。

Java Dump AnalyzerGarbage Collection Analysis Toolkit可以 IBM 的 JVM 上运行,可以通过 IBM Support Assistant(ISA)下载获得,ISA 是一个免费的软件平台,我们可以用其下载或者与 IBM 的软件产品协同工作。

转储分析器(Dump Analyzer):

该工具能对已产生且格式化良好的系统转储文件进行基本的分析工作,可以从 ISA 程序或者命令行中加载。它基于 IBM 的面向 Java 的诊断工具框架(Diagnostic Tooling Framework for Java or DTFJ),该框架是一套 API 集合,用来构建其他的 Java 诊断工具。DTFJ 的 API 允许工具对问题进行分析并且在分析结果中产生报告信息。

使用转储分析器进行分析的过程是从创建一个基于用户已选择数据的 DTFJ 映像开始的,该映像包含了运行时参数,Java 线程和堆中的对象等整个操作系统的全貌。然后它基于用户选定的模块对映像进行分析。一旦对所有选定模块的分析工作全部完成,转储分析器将产生一个 HTML 或 ASCII 格式的分析结果报告。

转储分析器是可扩展的,Java 开发者可以通过继承其 API 来编写自己的定制分析模块

垃圾收集分析工具: 

我们可以用该工具来诊断冗长的 GC 日志和一些与内存相关的 JVM 性能问题。如果配置错误的话,JVM 中的 GC 进程将消耗更多的资源,最终会让 Java 应用变得很慢,甚至可能使其崩溃。该工具能处理 IBM JRE1.4.2 及更高版本的日志,它还能被用来分析WebSphere Real Time sever产生的 GC 日志。

该工具可以分析单独的 GC 日志,也能对多个日志文件进行并列比较,当我们通过比较代码改动前后垃圾回收的趋势来解决内存泄露或 JVM 性能问题时,这一功能就非常有用。开发人员还可以对 GC 日志进行数据过滤,将注意力集中在特定内容上。该工具还提供了模板,让 Java 开发者保存个性化的设定以供将来使用。

IBM developerWorks 网站上还发布了关于该工具的文章以说明如何安装、加载该工具,如何打开一个文件进行分析以及如何同时比较多个文件。该文章还涵盖了三个学习用例:关于内存泄露的诊断,如何调整 JVM 的堆空间大小以及如何基于垃圾回收日志来评估 Java 应用的吞吐量。

锁分析器(Lock Analyzer): 

面向 Java 的锁分析器是 IBM alphaWorks 的一个项目,可以为在线 java 应用提供一个实时、动态的锁监视器。它运行在 IBM 的 JVM(5.0 或更高版本)上,对 java 应用进行锁分析以提供线程活动,线程对锁的争夺以及同步问题的细节信息。

锁分析器的架构包含了两个组件:JLAagent 和 JLAGui,前者提供了与 JVM 的连接以搜集正在运行应用的锁信息,后者是一个基于 Swing 的 GUI 组件,提供对锁分析数据的图形化显示。JLAGui 通过 MBeans API 连接到 JLAagent,因此服务端和 GUI 客户端既可以在本地、也可以远程进行通信。

SAP 的Memory Analyzer可以用来查看堆转储,堆转储是在其生成那一刻 JVM 内存中所有对象的快照。该内存分析器支持来自 SUN,HP 和 SAP(JDK1.4.2,Java SE 5 和 6)的一系列 JVM,由于它基于 Eclipse RCP(Rich Client Platform),所以它可以作为独立产品来使用,也可以作为 Eclipse 插件来使用,我们可以直接在 Eclipse 中加载它。

该内存分析器提供了不同的视图来查看堆中的信息,这是通过“类的柱状图群(Class Histogram Grouping)”来实现的,它显示了内存中所有对象的一个列表,并且显示了对象的数量以及他们所占据的堆空间大小(单位为字节)。我们可以通过“支配树(Dominator Tree)”视图查看占据最大堆空间的那些对象(单个对象或是一个类的一组对象),如果这些对象可以被垃圾回收器回收,那么它们所占据的堆空间就会被释放。其他的视图还包括“Leak Suspects”视图和“Paths from GC roots”视图,前者显示可能导致内存泄露的那些对象,后者显示了可能导致内存泄露的对象的垃圾收集的细节以及他们在垃圾收集过程中的源头。所有这些视图都以可视化的方式来展现应用中尚未被垃圾收集进程清理的对象。

当需要分析 JVM 日志时,除了 IBM 和 SAP 外,我们手边还有其他一些免费的 JVM 日志查看工具可以使用。下面是这些工具的一个列表,按照他们所支持的分析类型来进行的分类。

线程转储分析: 

在这个类别里,IBM Thread and Monitor Dump 分析器、Thread Dump 分析器和 Lockness 是比较常用的线程日志分析器。

IBM Thread Dump Analyzer只能在 IBM 支持的 JVM 上工作,本文作者试图在 java 应用中使用 Sun 的 JVM 开启一个线程,但是该工具无法识别该线程日志的格式。TDA是一个可以对线程日志进行离线分析的实用工具。Lockness analyzer是一个 Eclipse 插件,因此它可以在 Eclipse 中加载。

堆快照分析(Heap snapshot analysis): 

IBM Heap Analyzer使得 java 开发者可以通过堆日志来查看 JVM 内存信息,该工具与 Sun 的 JDK 协同工作,但是在显示堆中的细节信息时它不如 SAP 的内存分析器来的直接。 

HAT是 java.net 上的一个项目,它能以一系列网页的形式来显示堆中的信息,并以不同的视图展示内存的使用细节。有几个显示堆信息的视图可供我们使用,但是在不同的视图间追踪堆中的细节绝非易事。

HPjTuneHPjMeter是来自 HP 的堆分析工具。本文作者试图打开在 Sun JVM 上运行的 java 应用所产生的堆信息日志时,HPjTune 却无法识别该文件。

垃圾收集日志分析(GC log analysis): 

在这个类别里,GCViewer是一个非常棒的工具,用来查看已产生的垃圾收集日志。它支持大多数公司的 JVM,例如:Sun,IBM,HP-UX 和 BEA JRockit 等。从命令行安装并运行它将非常简单。GCViewer 以图表方式显示 Young 和 Tenured generation 的垃圾收集的信息,包括全部或局部垃圾收集时间。在Java Performance Tuning网站上关于GCViewer的一则评论讨论了如何根据垃圾收集日志,使用 GCViewer 来对一个典型的 java 应用进行性能调优。

新版的 JDK(Java SE 5 及后续版本)内置提供了优秀的 JVM 监视和管理能力,但是对于那些仍然使用早期的 JDK 版本(JDK1.4 及更早版本)工作的开发者来说,如果要分析 JVM 日志,本文所讨论的工具就可派上用场。这些工具都有自己独有的特性,开发者必须先对工具进行评估,再决定使用哪一款进行 JVM 性能监控和错误诊断。

查看英文原文:IBM and SAP Open Source their JVM Diagnostics Tools


译者简介:张龙,同济大学软件工程硕士,现就职于理光软件研究所。主要从事文档工作流和办公自动化解决方案的研发工作。热衷于 Java 轻量级框架的研究,对敏捷方法很感兴趣。曾有若干年的 J2EE 培训讲师经历。参与 InfoQ 中文站内容建设,请邮件至china-editorial@infoq.com

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