Поиск проблем, снижающих производительность, на часто используемом сервере

Я размещаю сервер через Google Compute Engine для различных целей, в первую очередь сервер Minecraft, и он получает много трафика и использования. Мы говорим о довольно постоянном использовании ЦП на уровне 150%, 50 чтений / 10 записей в секунду на диск и 600 вниз / 1700 сетевых пакетов в секунду, так что довольно мало использования.

Проблема, с которой я сталкиваюсь, заключается в том, что, несмотря на то, что сервер полностью способен обрабатывать такое большое использование, все еще есть проблемы с задержкой и / или обработкой. Есть много моментов, когда совершенно неожиданно один процесс, который должен выполняться всего за одну десятую секунды, занимает 40 секунд или даже больше.

Вот возможные проблемы, которые мы уже рассмотрели, и решения, которые мы уже нашли:

• Использование процессора
  • Мы постоянно используем 100–250% ЦП с 4 виртуальными ЦП (так что у нас не должно быть никаких ограничений производительности).
• Диск IO
  • Мы достигаем максимальной скорости 80 операций чтения и 30 операций записи в секунду, но используем твердотельные накопители с постоянным пределом случайных операций ввода-вывода в секунду 1,5 КБ, так что это тоже не должно быть проблемой.
  • Мы достигаем максимальной скорости чтения 1,6 МБ и записи 0,75 МБ в секунду, но используем твердотельные накопители с постоянным пределом пропускной способности 24 МБ / с.
• Сеть
  • Максимальное количество полученных пакетов составляет 600 (в среднем 400) и 1700 отправленных (в среднем 800) в секунду. Я не уверен, как мы можем это улучшить, но я не понимаю, как это может быть проблемой, если поставщиком сети является Google.
  • Мы получаем максимум 28 КБ и отправляем 280 КБ в секунду. Наш тест скорости сети показывает, что мы способны обрабатывать в тысячи раз большее значение.
  • Это вряд ли связано с этим, поскольку большинство возникающих проблем связано с проблемами на стороне сервера.
  • Мы не можем выполнить какую-либо форму балансировки нагрузки путем разделения пользовательских подключений, поскольку все они должны подключаться обратно к одному серверу, на котором размещен мир Minecraft.
• ОЗУ
  • У нас есть 5 ГБ оперативной памяти, выделенной для процессов, с которыми возникают трудности. Это заставляет меня сомневаться в его причастности, поскольку мы редко используем больше половины этого.
• Ява
  • Наша серверная банка Minecraft, будучи Minecraft, написана на Java. Мы используем следующую версию Java:

    java version "1.7.0_111"
    OpenJDK Runtime Environment (IcedTea 2.6.7) (7u111-2.6.7-1~deb8u1)
    OpenJDK 64-Bit Server VM (build 24.111-b01, mixed mode)

  • Мы используем следующие параметры для выполнения jar:

    -server -Xmx5G -Xms5G -Xmn2500M -XX:+UseConcMarkSweepGC -XX:+UseParNewGC -XX:+CMSIncrementalPacing -XX:ParallelGCThreads=4 -XX:+AggressiveOpts

  • Мы рассмотрели возможность того, что Java (и особенно Minecraft) просто плохо управляет памятью, но не знаем, как это исправить, если вообще можем.

Как видите, мы приняли различные меры для уменьшения задержки и ограничения процессов, но у нас просто закончились идеи. Есть ли другой способ ограничения нашего процесса, который мы упустили, или это проблема, присущая программному обеспечению, которое мы размещаем?