技術記事

Tomcat が2週間でフリーズする問題を解決した話

はじめに Spring Boot + Spring Data JPA で構築したバッチ処理が、テストフェーズ（ロングランテスト）で約2週間稼働させると Tomcat がフリーズするという問題に遭遇しました。 調査した結果、IN 句を使ったクエリが原因でメモリを圧迫していることがわかり、Hibernate の設定を1つ追加することで改善しました。同じような問題で困っている方の参考になればと思います。 環境 項目バージョン / 構成Java8Spring Boot2.7.4Spring Data JPA2.7.3サーバーAWS EC2 (Amazon Linux 2)AP サーバーTomcatDBAWS Aurora MySQL 発生した問題 症状 バッチ処理を開発環境で稼働させていると、約2週間で Tomcat がフリーズする フリーズ後はバッチ処理が動かなくなる Tomcat を再起動すると復旧するが、また2週間程度で同じ現象が発生 症状をもとにした仮説 徐々にメモリリークしていき、最終的にヒープメモリが枯渇してフリーズしたものと考えられました。 試したこと メモリリークが原因という仮説を立てたものの、具体的なメモリリーク発生個所の特定がなかなかできませんでした。 処理の見直し：不要なオブジェクトを保持していないか、ループ内でのオブジェクト生成を減らせないかなど確認 EC2 のスペック変更：メモリを増やして様子を見たが、フリーズするまでの時間が延びただけで根本解決にはならず GC のチューニング：ヒープサイズやGCの設定を調整したが改善せず いろいろ試しても解決しなかったため、ウェブ検索で情報を探しました。「Spring Boot メモリリーク」「Tomcat フリーズ 原因」など検索キーワードを変えながら調べ続けて、ようやく IN 句のパラメータ数が原因になりうるという情報にたどり着きました。 原因 調査の結果、IN 句を含むクエリの種類が多すぎることが原因でした。 何が起きていたか バッチ処理で Spring Data JPA の findByIdIn() のようなメソッドを使っていました。 // 例：IN句のサイズが毎回異なる List<Entity> result1 = repository.findByIdIn(List.of(1, 2, 3)); // 3個 List<Entity> result2 = repository.findByIdIn(List.of(1, 2, 3, 4)); // 4個 List<Entity> result3 = repository.findByIdIn(List.of(1, 2, 3, 4, 5)); // 5個 このとき、IN 句に渡すリストのサイズが毎回異なると、サイズごとに別の SQL 文として扱われます。 -- 3個の場合 SELECT * FROM entity WHERE id IN (?, ?, ?) -- 4個の場合 SELECT * FROM entity WHERE id IN (?, ?, ?, ?) -- 5個の場合 SELECT * FROM entity WHERE id IN (?, ?, ?, ?, ?) Hibernate はクエリごとにパース結果をメモリ上に保持します。IN 句のサイズが 1〜1000 まで変動するような処理だと、1000種類のクエリがメモリに溜まっていくことになります。 今回のバッチ処理では IN 句に渡す件数がバラバラだったため、これが積み重なってメモリを圧迫していました。 解決策 in_clause_parameter_padding を有効にする Hibernate には、IN 句のパラメータ数を揃えてくれるオプションがあります。 application.properties に追加 spring.jpa.properties.hibernate.query.in_clause_parameter_padding=true このオプションの動き IN 句のパラメータ数を、次の切りのいい数に揃えてくれます。 実際のパラメータ数揃えた後1〜223〜445〜889〜161617〜3232 たとえば、3件渡すと4件用の SQL になり、5件渡すと8件用の SQL になります。足りない分は同じ値で埋めてくれます。 このようにすることで、パラメータ数がバラバラでも生成される SQL の種類が限定され、メモリの消費を抑えられます。 結果 この設定を追加した後、2週間以上稼働させても Tomcat がフリーズしなくなりました。 コードの修正は不要で、設定ファイルに1行追加するだけで解決できたのは助かりました。 注意点 このオプションは Hibernate 5.2.18 以降で使えます 足りないパラメータは同じ値で埋めてくれるので、SQL のログを見ると少し違和感があるかもしれません 適用前後でクエリの実行結果が変わることはありません まとめ Spring Data JPA で IN 句を使う処理が多いと、クエリの種類が増えてメモリを圧迫することがあります in_clause_parameter_padding=true を設定すると、クエリの種類を減らせます 設定1行で改善できるので、似たような症状が出たら試してみてください 参考 https://www.baeldung.com/java-hibernate-in-clause-padding https://vladmihalcea.com/improve-statement-caching-efficiency-in-clause-parameter-padding/