1 Java Flight Recorderについて

1.1 イベントの理解

Java Flight Recorderは、イベントに関するデータを収集します。イベントは特定の時間に、JVMまたはJavaアプリケーション上で発生します。各イベントには、名前、タイム・スタンプおよびオプションのペイロードがあります。ペイロードとは、イベントに関連するデータ(CPU使用率、イベント前後のJavaヒープ・サイズ、ロック保有者のスレッドIDなど)です。

ほとんどのイベントには、イベントの発生元のスレッド、イベント発生時のスタック・トレース、およびイベントの期間に関する情報も含まれます。イベントで使用可能な情報を使用すれば、JVMおよびJavaアプリケーションに関するランタイムの詳細を再構築できます。

JFRは、次の4種類のイベントに関する情報を収集します。

• インスタント・イベントは瞬時に発生し、すぐにログに記録されます。

• 持続イベントは、開始時間と終了時間を持ち、完了時にログに記録されます。

• 時間指定イベントは、指定した時間間隔の長さを超えて続くイベントのみを記録するために、オプションのユーザー定義しきい値を持つ持続イベントです。これは、その他の種類のイベントには設定できません。

• サンプル・イベント(リクエスト可能なイベントとも呼ばれる)は、一定間隔でログに記録され、システム・アクティビティのサンプルを提供します。サンプリングが発生する頻度を構成できます。

JFRは、実行中のシステムをきわめて高い詳細レベルでモニターします。このため、データが大量に生成されます。オーバーヘッドをできるだけ小さく保つには、記録されるイベントを実際に必要な種類に制限します。ほとんどの場合、非常に短い期間のイベントは重要ではないため、期間が特定の意味のあるしきい値を超過しているイベントに記録を制限します。

1.2 データ・フローの理解

JFRは、JVM(内部API経由)およびJavaアプリケーション(JFR API経由)からデータを収集します。このデータは、グローバルなインメモリー・バッファにフラッシュされる小さなスレッドローカル・バッファに格納されます。その後、グローバルなインメモリー・バッファ内のデータはディスクに書き込まれます。ディスク書込み操作はコストが高いので、記録対象として有効にするイベント・データを注意深く選択することで、その操作を最小限に抑えるよう努力すべきです。バイナリ形式の記録ファイルの形式は非常にコンパクトであるため、アプリケーションは効率的に読取りと書込みが可能です。

様々なバッファ間で情報が重複することはありません。個々のチャンクのデータは、メモリー内とディスク上でどちらかで使用可能ですが、両方の場所で使用することはできません。これは、次のことを示します。

• ディスク・バッファにフラッシュされていないデータは、電源障害時には使用できません。

• JVMがクラッシュしても、一部のデータはコア・ファイル(つまり、インメモリー・バッファ)内で使用でき、一部のデータはディスク・バッファ内で使用できます。JFRでは、このようなバッファをマージする機能は提供されていません。

• JFRによって収集されたデータが使用可能になるまでに、短時間の遅延が発生する可能性があります(たとえば、表示可能になる前に、別のバッファに移動する必要がある場合)。

• データが複数のスレッド・バッファからチャンク単位で収集されると、記録ファイル内のデータの順序が時系列にならない場合があります。

JVMがクラッシュしないようにするために、イベントの順序が下げられる場合もあります。ディスクに十分な速さで書き込むことができないデータは、すべて破棄されます。これが発生すると、どの期間に影響が及んだかについての情報が記録ファイルに追加されます。この情報のログは、JVMのロギング機能にも記録されます。

どのデータもディスクに書き込まれないようにJFRを構成できます。このモードでは、グローバル・バッファは循環バッファとして機能し、バッファがいっぱいになった時点でもっとも古いデータが破棄されます。この非常にオーバーヘッドの低い操作モードでも、問題の根本原因分析に必要となる重要なデータはすべて収集されます。グローバル・バッファでは最新のデータが常に使用可能となっているため、操作や監視システムによって問題が検出されるたびに、オン・デマンドでそれをディスクに書き込むことができます。ただし、このモードで使用可能なのは最後の数分間のデータだけなので、それには最新のイベントしか含まれていません。長期にわたる操作の全履歴を取得する必要がある場合には、イベントが定期的にディスクに書き込まれるデフォルト・モードを使用してください。

1.3 Java Flight Recorderのアーキテクチャ

JFRは、次のコンポーネントで構成されています。

• JFRランタイムは、記録を生成するJVM内部の記録エンジンです。ランタイム・エンジン自体は、次のコンポーネントで構成されています。

  • エージェントは、バッファ、ディスクI/O、MBeanなどを制御します。このコンポーネントでは、CおよびJavaコードで作成された動的ライブラリが提供され、JVMに依存しない純粋なJava実装も提供されます。

  • プロデューサはデータをバッファに挿入します。JVMとJavaアプリケーションから、および(Java API経由で)サード・パーティ製のアプリケーションからイベントを収集できます。

• Java Mission Control (JMC)のフライト・レコーダ・プラグインにより、グラフィカル・ユーザー・インタフェース(GUI)を使用してJMCクライアントからJFRを操作し、記録の開始、停止および構成に加え、記録ファイルの表示を行うことができます。

1.4 Java Flight Recorderの有効化

デフォルトでは、JFRがJVMで無効になっています。JFRを有効にするには、-XX:+FlightRecorderオプションを付けてJavaアプリケーションを起動する必要があります。JFRはJava Platform, Standard Edition (Oracle Java SE AdvancedおよびOracle Java SE Suite)に基づく市販パッケージ内でのみ使用可能な市販の機能であるため、-XX:+UnlockCommercialFeaturesオプションを使用して市販機能を有効にする必要もあります。

たとえば、MyAppという名前のJavaアプリケーションの起動時にJFRを有効にするには、次のコマンドを使用します。

java -XX:+UnlockCommercialFeatures -XX:+FlightRecorder MyApp

また、(JDK 8u40以降を使用する場合)JMC自身内から実行時にJFRを有効化できます。新規フライト記録の開始時に、これを示すダイアログ・ボックスが表示されます。

Commercial Features are not enabled in the JVM. To start a Flight Recording, you need to enable Commercial Features. Do you want to do that now?

「はい」をクリックして、これらの機能を有効化します。

適切なjcmd診断コマンドを使用して、実行中のJVMでJava Flight Recorderを有効化することもできます。例については、セクション2.2「診断コマンドの使用方法」を参照してください。

JavaScript実装のNashornなどのJVMでラムダ形式に依存している代替言語を実行する場合、スタック・トレースの深度をかなり深くすることができます。確実に大量のスタックを含むスタック・トレースを正しくサンプリングするには、フライト・レコーダ・スタックの深度を増やす必要がある場合があります。その値を1024に設定すれば、通常十分です。

java -XX:+UnlockCommercialFeatures -XX:+FlightRecorder -XX:FlightRecorderOptions=stackdepth=1024 MyApp

-XX:+UnlockDiagnosticVMOptions -XX:+DebugNonSafepoints