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一文解讀業務平臺升級JDK11的適配之路

2023-03-04 07:02:49 後端開發

本文基于兩個出發點,描述了業務平臺于21年12月啟動了對JDK版本升級的適配之路,并回顧了整個升級程序,對升級程序中的問題做了記錄,
業務平臺升級JDK11,基于兩個出發點:一、jdk8于2019年1月停止維護,springboot2.1之后的版本已經兼容JDK11,springboot3.0完全放棄對JDK8的支持,未來屬于更高版本的JDK;二、在試點國產化芯片的程序中,由于JDK8對Arm架構的優化不足,導致國產化芯片無法發揮自身的性能優勢,為了更好的適配國產化,務必要求對JDK版本進行升級,基于上述兩個出發點,業務平臺于21年12月啟動了對JDK版本升級的適配之路,這里回顧整個升級程序,對升級程序中的問題做一下記錄,

一、升級版本的選擇

當時有兩個JDK版本可供選擇,JDK11、JDK17,從長遠來看,JDK17更代表未來,但由于JDK11 相比JDK17的變化并不大,相比之下從JDK11升級到JDK17的挑戰要相對小,由于升級的基本都是電商核心系統,基于風險的控制,從JDK8升級到JDK11,隨后再從JDK11升級到JDK17是一個更合理的選擇,

二、GC選擇及功能適配

業務平臺核心系統使用了非常多的定制化功能,比如GCIH、CMS GC、異步日志、Wisp、Jwarmup、UncommonNullCast、多租戶,為了減少對業務的影響,同時保障JDK11相比JDK8不會產生性能的退化,相關的特性均需要在JDK11上進行適配,同時為了避免GC演算法的調整對業務運維及穩定性的影響,升級初期決定依舊使用CMS GC,僅灰度少量的G1,
特性
特性說明
GCIH 
營銷利用GCIH快取營銷資料,大促強依賴的特性
CMS GC
核心業務使用的GC演算法,為了避免對業務使用上的影響,需要保留Cms GC的支持
異步GC日志
GC日志異步化,降低業務的影響
Wisp
協程支持,buy2、carts2上均在使用,對業務的性能3-5%的性能優化
JWarmup
啟動預熱,核心系統利用該功能降低啟動程序中C1、C2帶來的CPU飆升,業務抖動問題
UncommonNullCast
-XX:CompileCommand=
退優化相關的優化引數,避免部分場景下退優化帶來的性能問題
-Dcom.alibaba.jdk.verifyECDSATrailing
跳過ECDSA尾部零校驗,兼容老的ECDSA資料,Tp3和支付寶互動中,需要依賴

 

三、升級JDK11相關組件的升級

在升級JDK11的程序中,業務代碼的改造只是其中之一,還涉及到業務依賴的各種組件之間的升級適配,包括Pandora、Tomcat、星環容器、天啟、Doom、天擎等測驗工具的升級支持,
組件
升級改造點
Tomcat 
非Pandoraboot的應用,強依賴Tomcat,目前大部分業務使用的依舊是Tomcat7,但Tomcat7 本身對JDK11的支持存在問題(ECJ的版本過低,在存在動態編譯代碼的情況下,比如:jsp、模板預演、groovy等,由于不識別jdk11,將目標代碼編譯成低版本的代碼,導致性能及功能受損),由于tomcat7 和tomcat8對jar包加載的順序有了調整,導致升級到tomcat8成本會相對較高,為了降低改造成本,對tomcat7進行改造,(https://bz.apache.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=57129) 
最新的版本:taobao-tomcat-7.0.108.ecj
Pandora
Pandora各組件對JDK11的版本支持,在專案啟動之初,Pandora已經在對JDK11進行了適配,但在實際升級使用中,依舊發生了一些不兼容的問題,期間主要有
  • 服務端使用JDK11版本運行,客戶端使用JDK8的場景下,服務端拋的例外經過Hession序列化后,無法在JDK8上進行反序列化的情況,該問題前期評估,主要是客戶端感知的錯誤發生變化,風險可控,實際在上執行緒序中,消費者側的感知發生變化,
最新的版本:2022-07-stable
天啟
天啟作為業務平臺最核心的測驗用力回歸工具,在整個適配開始之初,就作為高優先級適配,天啟內部使用了很多序列化及記錄Record的程序,本身為了做代碼增強,使用了相對較多的hack的方式,因此這部分改造及適配成本最大,適配程序中,一方面需要調整doom的依賴,另外一方面需要保障測驗用力能正常回歸
天擎
天擎作為業務平臺預發環境隔離的工具,預發回歸測驗均需要進行依賴,這部分的改造也需要提前進行適配,

 

四、灰度及上線流程的選擇

業務平臺核心應用很多都是伴隨taobao業務成長起來的應用,具有歷史代碼多、依賴組件廣的特點,核心系統中存在非常多的二三方包依賴,在升級之初考慮使用JDK提供的兼容性掃描工具進行分析,但在實操程序中,掃描到的不兼容代碼過多,但實際上大部分并沒有使用到的情況,如果按照掃描出來的結果推動相關二三方包的適配,整個工程量是完全無法評估的,整個升級節奏也無法把控,為了解決該問題,我們決定整體的升級節奏調整并不追求完全的代碼兼容,只對實際影響業務運行的代碼做兼容處理,因為整體的升級節奏也就變成了如下幾步:
  1. 代碼使用JDK8進行編譯,但要求代碼可以同時在JDK8及JDK11上運行

    1. 上執行緒序中,先將日常及預發環境的版本切換成JDK11和JDK8同時運行,回歸測驗程序中同時測驗JDK11、JDK8版本下的運行情況

    2. 線上逐步灰度JDK11運行環境的功能,做好監控及線上排查定位,隨著幾次大促下來后,逐步將所有的容器切換到JDK11,下線JDK8環境的容器, 

    3. 利用運行態的JDK11特性,優化系統性能

    4. 將編譯從JDK8切換到JDK11 ,同時充分JDK11本身的新的特性,

if [ -f /home/admin/logs/jdk11.enable ]; then     
    export JAVA_HOME=/opt/taobao/install/ajdk11_11.0.14.13/     
    export JDK11_ENABLE=true     
    echo "enable jdk11 , use new JAVA_HOME : ${JAVA_HOME}" 
fi 
    
if [ "$JDK11_ENABLE" == "true" ]; then     
    CATALINA_OPTS="${CATALINA_OPTS} -Xlog:gc*:${MIDDLEWARE_LOGS}/gc.log:time"     
    CATALINA_OPTS="${CATALINA_OPTS} --add-exports=java.base/jdk.internal.loader=ALL-UNNAMED --add-exports=java.base/jdk.internal.loader=jdk.unsupported --patch-module jdk.unsupported=/home/admin/buy2/bin/java9-migration-helper-0.1.jar"     
    CATALINA_OPTS="${CATALINA_OPTS} -Dio.netty.tryReflectionSetAccessible=true --add-opens=java.base/jdk.internal.misc=ALL-UNNAMED --add-opens=java.base/java.nio=ALL-UNNAMED"     CATALINA_OPTS="${CATALINA_OPTS} --add-exports=java.base/jdk.internal.util.jar=ALL-UNNAMED --add-exports=java.base/jdk.internal.util.jar=jdk.unsupported"     
    CATALINA_OPTS="${CATALINA_OPTS} --add-opens=java.base/com.alibaba.wisp.engine=ALL-UNNAMED"     CATALINA_OPTS="${CATALINA_OPTS} -XX:CompileCommand=stableif,*::*"     test -z "$JPDA_ADDRESS" && export JPDA_ADDRESS=*:8000     #gson兼容     CATALINA_OPTS="${CATALINA_OPTS} -Djava.locale.providers=COMPAT,SPI" else     
    CATALINA_OPTS="${CATALINA_OPTS} -Xloggc:${MIDDLEWARE_LOGS}/gc.log -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCDateStamps"     
    CATALINA_OPTS="${CATALINA_OPTS} -XX:-UncommonNullCast -XX:CompileCommand=stableif,*::*"     test -z "$JPDA_ADDRESS" && export JPDA_ADDRESS=8000 fiexport G1_ENABLE=false if [ -f /home/admin/logs/g1.enable ]; then     export G1_ENABLE=true     echo "enable g1" fi if [ "$G1_ENABLE" == "true" ]; then   
    CATALINA_OPTS="${CATALINA_OPTS} -Xms9500m -Xmx9500m"   CATALINA_OPTS="${CATALINA_OPTS} -XX:+UseG1GC"   
    CATALINA_OPTS="${CATALINA_OPTS} -XX:G1HeapRegionSize=32m"   CATALINA_OPTS="${CATALINA_OPTS} -XX:+G1BarrierSkipDCQ"   
    CATALINA_OPTS="${CATALINA_OPTS} -XX:InitiatingHeapOccupancyPercent=40"   CATALINA_OPTS="${CATALINA_OPTS} -XX:-G1UseAdaptiveIHOP"   
    CATALINA_OPTS="${CATALINA_OPTS} -XX:G1HeapWastePercent=2" else   CATALINA_OPTS="${CATALINA_OPTS} -Xms10g -Xmx10g"   
    CATALINA_OPTS="${CATALINA_OPTS} -Xmn5632m"   CATALINA_OPTS="${CATALINA_OPTS} -XX:+CMSScavengeBeforeRemark"   
    CATALINA_OPTS="${CATALINA_OPTS} -XX:+UseConcMarkSweepGC -XX:CMSMaxAbortablePrecleanTime=5000"   
    CATALINA_OPTS="${CATALINA_OPTS} -XX:+CMSClassUnloadingEnabled -XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=80 -XX:+UseCMSInitiatingOccupancyOnly" 
fi
基于上述的升級步驟,對業務代碼的升級改造也做了調整,業務在使用程序中,同時安裝JDK8和JDK11,業務利用腳本的方式控制線上的JDK11及JDK8的灰度比例,同時經過多輪大促:38大促灰度10臺容器、日常灰度100臺、618灰度一個單元、99大促灰度所有機房,

五、二三方包適配及改造

JDK11相比JDK8之間的關鍵的變化
參考:Oracle JDK Migration Guide
  • 版本號格式的變化

  • 本地化的優先級變化

  • module化

  • 廢棄代碼清理

  • JDK日志架構變化

由于業務代碼中舊的代碼量較多,為了減少整個升級的復雜度,整體的升級策略,以兼容舊的代碼邏輯為主,盡可能的升級到新的版本中(并不是使用jdk11的最佳實踐進行直接升級),
在實際的適配程序中,發現主要的兼容問題集中在版本號格式的變化帶來的不兼容,對于這部分代碼邏輯主要要求相關業務進行改進即可,對于一些無法找到維護者的二方包來說,直接通過反編譯的方式進行整體改造,
二方包
兼容版本
改造原因
citrus-webx-all-in-one
3.2.4.1-jdk11
JDK11版本號格式變化,導致無法啟動,由于目前已經無法找到對應維護者,針對這部分二方包,反編譯后提交倉庫供業務使用,
toolkit-webx-all-in-one
2.0.3-jdk11
toolkit.common.lang
com.alibaba.toolkit:toolkit-common-lang:jar
1.0-jdk11
citrus-webx-all-in-one
3.2.4.1-jdk11
forest-store
8.1.11
使用了非公開的類,在升級到jdk11后,相關的類發生了變化,需要做回應的改造升級
ip-client
5.5.69
sic-client
1.5.33
com.alibaba.ultron:common-sdk-datasource:1.0.0-buy2.0-4
1.0.0-jdk11-beta.2
common-uic-common
3.8.8-jdk11 +
com.cainiao.cdc:cdc-client
com.cainiao.cdc:cdc-common
1.13.25
使用了unsafe的包,導致在升級到JDK11后,相關的類無法使用
gson
2.8.9
由于JDK11的本地化變化,導致gson在決議時間格式上存在不兼容的情況,升級gson版本,同時在啟動時添加 -Djava.locale.providers=COMPAT,CLDR 引數,https://github.com/google/gson/pull/1211

 

六、JDK11引數改造

引數
變化原因
-XX:+CMSParallelFullGC
CMS并行gc相關的引數,jdk11版本移植成本較高,在新版本中不做支持
-Xlog:gc*:${MIDDLEWARE_LOGS}/gc.log:time
Xloggc:${MIDDLEWARE_LOGS}/gc.log -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCDateStamps jdk11中調整了統一日志框架支持,需要新的框架支持
-Djava.locale.providers=COMPAT,SPI
在jdk11下增加-Djava.locale.providers=COMPAT,SPI引數,避免因為本地化的問題,帶來一些不兼容的情況,目前在業務平臺測驗下來,主要是gson低版本中會出現無法決議日期格式的情況,為了保證在jdk11下的兼容性,需要將gson升級到2.8.9,同時在jdk11環境下添加-Djava.locale.providers=COMPAT,SPI 啟動引數
--add-exports=java.base/jdk.internal.loader=ALL-UNNAMED --add-exports=java.base/jdk.internal.loader=jdk.unsupported --add-exports=java.base/jdk.internal.util.jar=ALL-UNNAMED --add-exports=java.base/jdk.internal.util.jar=jdk.unsupported --add-opens=java.base/com.alibaba.wisp.engine=ALL-UNNAMED --patch-module jdk.unsupported=/home/admin/ump2/bin/java9-migration-helper-0.1.jar
由于module化改造,jdk11下部分package并不會對業務module開放,為了兼容早期的業務代碼,需要通過add-exports、add-opens做臨時放開,確保在jdk11上能正常運行,同時部分原本jdk內部類的方法簽名發生了變化,為了減少遷移的成本,JDK團隊提供了migrationjar包,需要通過--patch-module主動引入進來,
JPDA_ADDRESS=*:8000
在jdk11中,JPDA默認只系結127.0.0.1 IP,在日常及預發需要遠程debug的場景下,需要調整啟動腳本,使用JPDA_ADDRESS=*:8000, 指定JPDA監聽所有的IP
-Dio.netty.tryReflectionSetAccessible=true --add-opens=java.base/jdk.internal.misc=ALL-UNNAMED --add-opens=java.base/java.nio=ALL-UNNAMED 
JDK11升級后,netty的記憶體回識訓制會帶來堆外記憶體增長

 

七、從JDK8升級到JDK11后的性能表現

Buy2性能對比
壓測方式:中心固定容器,重啟后壓測近似時間后,通過tsar統計5分鐘的平均資料
機器IP:buy2xxxxx.center.na610
機型:F6X, CPU:8269CY, CPU MHz:3200
性能結論:JDK11版本相比JDK8相同qps (45.56),CPU降低 5% (63.27/60-1); RT降低:10% (232.49/210.03 -1)
JDK版本
壓測資料指標
JDK11
cpu util : 60% 
user: 54%
bytin: 6.6M
bytout: 13.3M
qps: 45.56
rt: 210.03
JDK8
cpu util : 63.27% 
user: 56.18%
bytin: 6.7M
bytout: 13.5M
qps: 45.67
rt: 232.49
購物車性能對比
壓測方式:選取兩臺中心的容器,分別部署JDK11和JDK8的環節,比較兩者在壓測期間的各項指標,整體差異對比
機型:F6X, CPU:8269CY, CPU MHz:3200
性能結論:中心X86機型上,JDK11相比JDK8,相同qps下,CPU降低 5%(65.55/62.31-1); 
指標
JDK8
JDK11
cpu
65.55
62.31
記憶體占用率
19.77
19.82
GC次數
67
65
GC耗時
1110
710
非堆記憶體利用率
33.29
39.46
metaspace利用率
55.05
71.64
UMP2性能對比
壓測機器型號:6核48G cpu型號:Intel(R) Xeon(R) Platinum 8269CY CPU @ 2.50GHz moc1.5
壓測方式:不同環境相同的業務流量,觀察系統指標表現
壓測結論:相同流量下,JDK8相比JDK11 CPU開銷優化并不明顯,MS有上漲
 
JDK8
JDK11
CPU
38.5%(user31.5%)
38.3%(user31.3%)
YGC頻率
30次/分鐘
28次/分鐘
執行緒數
1806(running:771)
1796(running:746)
網路
IN:19 OUT:17
IN:18.7 OUT:17.2
QPS總量
785
790
RT
11
10.4
Metaspace
74.31%
77.32%
整體從性能表現看,部分容器在升級到JDK11后,x86環境下性能有一定的提升,但并不明顯,同時由于JDK11本身類結構上的描述資訊增加,Codecache分代等特性的增加,會導致應用的Metaspace增加,

八、G1 GC測驗驗證

 

在大促期間,核心系統依舊使用了Cms GC,但核心應用均保留了幾臺容器用作G1測驗驗證,同時為了降低CMS gc的延遲對業務的影響,UMP2的導購分組在大促期間,全部切換到了G1 GC,在雙十二期間,四大金剛從G1測驗體驗下來,GC效率均有一定的提升,期間在使用程序中,并不是直接升級到G1后,就能帶來GC及性能上的收益,在壓測期間,buy2、carts2均出現升級到G1后,性能出現衰減的情況,
圖片
圖片
聯合JVM排查下來,主要是由于G1的自適應演算法不足,導致GC頻繁,進而導致了業務的性能衰減,隨后調整GC引數后,問題解決,目前Buy2使用的G1的Gc引數如下:
export G1_ENABLE=false
if [ -f /home/admin/logs/g1.enable ]; then
    export G1_ENABLE=true
    echo "enable g1"
fi
if [ "$G1_ENABLE" == "true" ]; then
  CATALINA_OPTS="${CATALINA_OPTS} -Xms9500m -Xmx9500m"
  CATALINA_OPTS="${CATALINA_OPTS} -XX:+UseG1GC"
  CATALINA_OPTS="${CATALINA_OPTS} -XX:G1HeapRegionSize=32m"
  CATALINA_OPTS="${CATALINA_OPTS} -XX:+G1BarrierSkipDCQ"
  CATALINA_OPTS="${CATALINA_OPTS} -XX:InitiatingHeapOccupancyPercent=40"
  CATALINA_OPTS="${CATALINA_OPTS} -XX:-G1UseAdaptiveIHOP"
  CATALINA_OPTS="${CATALINA_OPTS} -XX:G1HeapWastePercent=2"
else
  CATALINA_OPTS="${CATALINA_OPTS} -Xms10g -Xmx10g"
  CATALINA_OPTS="${CATALINA_OPTS} -Xmn5632m"
  CATALINA_OPTS="${CATALINA_OPTS} -XX:+CMSScavengeBeforeRemark"
  CATALINA_OPTS="${CATALINA_OPTS} -XX:+UseConcMarkSweepGC -XX:CMSMaxAbortablePrecleanTime=5000"
  CATALINA_OPTS="${CATALINA_OPTS} -XX:+CMSClassUnloadingEnabled -XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=80 -XX:+UseCMSInitiatingOccupancyOnly"
fi
性能資料參考:
圖片

展望

 

在交易鏈路核心系統升級到JDK11后,后續希望能更充分的利用JDK11生態帶來的便利性,探索JDK11對啟動優化、對開發便捷性、新版Springboot帶來的性能提升,
作者|鄭波(岱澤)

本文來自博客園,作者:古道輕風,轉載請注明原文鏈接:https://www.cnblogs.com/88223100/p/Adaptation-path-of-business-platform-upgrading-JDK11.html

轉載請註明出處,本文鏈接:https://www.uj5u.com/houduan/545685.html

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    第一個 Scala 程式 shell里面輸入 $ scala scala> 1 + 1 res0: Int = 2 scala> println("Hello World!") Hello World! 檔案形式 object HelloWorld { /* 這是我的第一個 Scala 程式 * 以 ......

    uj5u.com 2023-04-20 07:23:58 more
  • 理解函式指標和回呼函式

    理解 函式指標 指向函式的指標。比如: 理解函式指標的偽代碼 void (*p)(int type, char *data); // 定義一個函式指標p void func(int type, char *data); // 宣告一個函式func p = func; // 將指標p指向函式func ......

    uj5u.com 2023-04-20 07:23:52 more
  • Django筆記二十五之資料庫函式之日期函式

    本文首發于公眾號:Hunter后端 原文鏈接:Django筆記二十五之資料庫函式之日期函式 日期函式主要介紹兩個大類,Extract() 和 Trunc() Extract() 函式作用是提取日期,比如我們可以提取一個日期欄位的年份,月份,日等資料 Trunc() 的作用則是截取,比如 2022-0 ......

    uj5u.com 2023-04-20 07:23:45 more
  • 一天吃透JVM面試八股文

    什么是JVM? JVM,全稱Java Virtual Machine(Java虛擬機),是通過在實際的計算機上仿真模擬各種計算機功能來實作的。由一套位元組碼指令集、一組暫存器、一個堆疊、一個垃圾回收堆和一個存盤方法域等組成。JVM屏蔽了與作業系統平臺相關的資訊,使得Java程式只需要生成在Java虛擬機 ......

    uj5u.com 2023-04-20 07:23:31 more
  • 使用Java接入小程式訂閱訊息!

    更新完微信服務號的模板訊息之后,我又趕緊把微信小程式的訂閱訊息給實作了!之前我一直以為微信小程式也是要企業才能申請,沒想到小程式個人就能申請。 訊息推送平臺🔥推送下發【郵件】【短信】【微信服務號】【微信小程式】【企業微信】【釘釘】等訊息型別。 https://gitee.com/zhongfuch ......

    uj5u.com 2023-04-20 07:22:59 more
  • java -- 緩沖流、轉換流、序列化流

    緩沖流 緩沖流, 也叫高效流, 按照資料型別分類: 位元組緩沖流:BufferedInputStream,BufferedOutputStream 字符緩沖流:BufferedReader,BufferedWriter 緩沖流的基本原理,是在創建流物件時,會創建一個內置的默認大小的緩沖區陣列,通過緩沖 ......

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  • Java-SpringBoot-Range請求頭設定實作視頻分段傳輸

    老實說,人太懶了,現在基本都不喜歡寫筆記了,但是網上有關Range請求頭的文章都太水了 下面是抄的一段StackOverflow的代碼...自己大修改過的,寫的注釋挺全的,應該直接看得懂,就不解釋了 寫的不好...只是希望能給視頻網站開發的新手一點點幫助吧. 業務場景:視頻分段傳輸、視頻多段傳輸(理 ......

    uj5u.com 2023-04-20 07:22:42 more
  • Windows 10開發教程_編程入門自學教程_菜鳥教程-免費教程分享

    教程簡介 Windows 10開發入門教程 - 從簡單的步驟了解Windows 10開發,從基本到高級概念,包括簡介,UWP,第一個應用程式,商店,XAML控制元件,資料系結,XAML性能,自適應設計,自適應UI,自適應代碼,檔案管理,SQLite資料庫,應用程式到應用程式通信,應用程式本地化,應用程式 ......

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