用Spring Cloud Alibaba做了一个微服务架构的项目

前言

最近自己用Spring Cloud Alibaba做了一个微服务架构的项目，部署的时候遇到了难题：内存不够。目前该项目有7个微服务，因为我只有一台阿里云的服务器(2C 4G)，所以我只能把所有的微服务部署在一台服务器上，部署方式是使用docker制作springboot的fat jar镜像，每个微服务在不加任何JVM调优参数的情况下所占内存约500M。

由于是微服务所以肯定还要部署：nacos，除此之外还用到了redis、sentinel、rocketmq、elk等(mysql买的阿里云的)，光是运行这些应用就占用内存2个多G，剩下的1个多G内存在部署4个微服务后就满了，于是开始对springboot应用的内存进行初步优化：

添加JVM参数优化内存大小

>基于SpringBoot+MyBatisPlus+Vue&Element实现的后台管理系统+用户小程序，支持RBAC动态权限、多租户、数据权限、工作流、三方登录、支付、短信、商城等功能
>
>*项目地址：
>*视频教程：

#JVM初始分配的内存由-Xms指定，默认是物理内存的1/64
-Xms128m

>基于SpringCloudAlibaba+Gateway+Nacos+RocketMQ+Vue&Element实现的后台管理系统+用户小程序，支持RBAC动态权限、多租户、数据权限、工作流、三方登录、支付、短信、商城等功能
>
>*项目地址：
>*视频教程：

#JVM最大分配的内存由-Xmx指定，默认是物理内存的1/4
-Xmx128m
#规定了每个线程虚拟机栈及堆栈的大小，一般情况下，256k是足够的，此配置将会影响此进程中并发线程数的大小。
-Xss256k
#指定并行GC线程的数量，一般最好和CPU核心数量相当
-XX:ParallelGCThreads=2

默认空余堆内存小于40%时，JVM就会增大堆直到-Xmx的最大限制；空余堆内存大于70%时，JVM会减少堆直到 -Xms的最小限制。

因此服务器一般设置-Xms、-Xmx相等以避免在每次GC 后调整堆的大小。对象的堆内存由称为垃圾回收器的自动内存管理系统回收。

默认情况下，当 CPU 数量小于8， ParallelGCThreads 的值等于 CPU 数量，我的服务器是2C的所以这个参数可省略。配置完成后，启动服务发现内存确实变小了，由原来的500M降至100~200M，但不是我想要的效果，我期望的效果是达到几十M的级别。

经网上查阅大量资料得知可以使用Spring Native这门新技术来实现我的需求。（该技术正处于快速迭代阶段，变动较大，建议用于个人学习，不要用于生产）

SpringBoot项目使用Spring Native后：

应用启动速度特别快，毫秒级别

运行时更低的内存消耗，官方展示的含有Spring Boot, Spring MVC, Jackson, Tomcat的镜像大小是50M

为了达到前面的效果，代价是构建时间更长(即使是一个Hello Word构建也需要2分钟，不过主要取决于电脑配置，我的是2min左右)

Spring Native是什么

简而言之就是为了提高Java在云原生的竞争力(个人理解)。

以下内容摘抄自GitHub上Spring Native的自述文件：

Spring Native 为使用GraalVM 原生映像编译器将 Spring 应用程序编译为原生可执行文件提供 beta 支持，以提供通常设计为打包在轻量级容器中的原生部署选项。实际上，目标是在这个新平台上支持几乎未修改的 Spring Boot 应用程序。

以下内容摘抄自其他博客：

近几年“原生”一词一直泛滥在云计算、边缘计算等领域中，而原生宠幸的语言也一直都是Golang，Rust等脱离Sandbox运行的开发语言。Java得益于上世纪流行的一次编译，到处执行的理念，流行至今，但也因为这个原因，导致Java程序脱离不了JVM运行环境，使得不那么受原生程序的青睐。在云原生泛滥的今天，臃肿的JVM使Java应用程序对比其他语言显得无比的庞大，各路大神也想了很多方式让Java变的更“原生”。

实战

本次实战相关的环境信息如下：

OS：Windows10 21H1

IDE：IntelliJ IDEA 2021.2.3

JDK：graalvm-ce-java11-21.3.0

Maven：3.6.3

Docker Desktop for Windows: 20.10.12

Spring Boot：2.6.2

Spring Native：0.11.1

从官方文档得知(上图)

使用 Spring Native 的应用程序应该使用 Java 11 或 Java 17 编译。

构建 Spring Boot 原生应用程序有两种主要方法：

使用Spring Boot Buildpacks 支持生成包含本机可执行文件的轻量级容器。

使用GraalVM 原生镜像 Maven 插件支持生成原生可执行文件。

经过各种踩坑后在本机上成功的使用了方法1和方法2。简单来说：

方法1就是在SpringBoot2.3后，可以使用spring-boot-maven-plugin插件来构建docker镜像，使用mvn spring-boot:build-image命令结合Docker的API来实现Spring Boot 原生应用程序的构建，成功执行后会直接生成一个docker镜像，然后run这个镜像就可以了，不用我们再写Dockerfile了，相关的参数配置都在pom.xml中配置(该插件的configuration标签下，和fabric8或spotify的docker-maven-plugin很相似)。

方法2不需要安装docker，但要安装Visual Studio，然后执行mvn -Pnative package命令后会生成一个可执行文件(.exe)，运行即可。

主要区别如下

1 环境依赖不同

方法1需要安装Docker

方法2需要安装Visual Studio(需要用到部分单个组件：2个MSVC，1个Windows 10 SDK)

2 执行的maven命令不同

方法1是mvn spring-boot:build-image

方法2是mvn -Pnative package

因为每个微服务使用Docker部署而不是exe文件，所以方法1正好符合我的需求，所以后文使用Spring Boot Buildpacks的方式构建Spring Boot原生应用程序。

1 安装Graal VM(graalvm-ce-java11-windows-amd64)

2 配置环境变量

针对方法1的话，上面三张图好像只用配置JAVA_HOME就行，想一次成功的话建议3个都配，后续可以自行测试。

检验是否安装成功

3 安装native-image

打开新的cmd，输入以下命令，等待安装

guinstallnative-image

这一步我执行失败了，解决方法就是从github上手动下载native-image，然后解压、安装

jar用WinRAR也是可以解压的，解压后如下

在bin目录下打开cmd，输入以下命令，等待安装

$guinstall-Lnative-image*

4 安装 Desktop for Windows

具体步骤略，按照官方文档操作即可

5 配置pom.xml

前面都是准备工作，这一步开始才是重点

首先快速创建一个Spring Boot项目，我命名为spring-native

完整的pom如下

4.0.0

org.springframework.boot
spring-boot-starter-parent
2.6.2
 

ltd.pcdd
spring-native
0.0.1-SNAPSHOT
spring-native
spring-native

11

0.11.1




org.springframework.boot
spring-boot-starter-web



org.springframework.experimental
spring-native
${spring-native.version}






org.springframework.experimental
spring-aot-maven-plugin
0.11.1


generate

generate





 

org.springframework.boot
spring-boot-maven-plugin


paketobuildpacks/builder:tiny

true









spring-release
Springrelease
https://repo.spring.io/release





spring-release
Springrelease
https://repo.spring.io/release

本文介绍的是Spring Native0.11.1版本，其对应的Spring Boot版本必须是2.6.2，以上只是一个最基本的配置案例，实际开发中还需要在spring-boot-maven-plugin插件的configuration标签下配置其他许许多多的参数。

例如docker远程的地址和证书的路径、jvm调优参数、配置文件指定、docker镜像名端口仓库地址等等，最好的方法就是看spring-boot-maven-plugin的官方文档，这里以配置jvm参数为例

通过官方文档得知只需要在configuration标签下配置即可，例如

paketobuildpacks/builder:tiny

true

-Xms128m
-Xmx128m
-Xss256k
-XX:ParallelGCThreads=2
-XX:+PrintGCDetails

其他的配置参数还有很多。

6 执行maven命令

mvnclean
mvn'-Dmaven.test.skip=true'spring-boot:build-image

下载完相关依赖后，电脑风扇就开始呼呼的转，查看任务管理器发现CPU利用率100%，内存使用量飙升，最后稳定在90%+。

构建成功

7 创建并运行容器

查看所有镜像

spring-native就是构建的镜像

创建并运行容器

在Docker Desktop查看日志，发现应用成功启动，启动仅耗时。，也就是59ms，果然印证了Spring Native启动是毫秒级别这句话。

成功调用接口

在Docker Desktop查看占用内存，仅28M左右。

不使用Spring Native启动应用

启动耗时3s，占用内存高达511M，高下立判。

审核编辑：刘清