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一次線上問題排查所引發(fā)的思考

levy9527 / 3002人閱讀

摘要：直到有一天你會碰到線上奇奇怪怪的問題，如線程執(zhí)行一個任務(wù)遲遲沒有返回，應(yīng)用假死。正好這次借助之前的一次生產(chǎn)問題來聊聊如何排查和解決問題。本地模擬上文介紹的是線程相關(guān)問題，現(xiàn)在來分析下內(nèi)存的問題。盡可能的減少多線程競爭鎖。

前言

之前或多或少分享過一些內(nèi)存模型、對象創(chuàng)建之類的內(nèi)容，其實大部分人看完都是懵懵懂懂，也不知道這些的實際意義。

直到有一天你會碰到線上奇奇怪怪的問題，如：

線程執(zhí)行一個任務(wù)遲遲沒有返回，應(yīng)用假死。

接口響應(yīng)緩慢，甚至請求超時。

CPU 高負(fù)載運行。

這類問題并不像一個空指針、數(shù)組越界這樣明顯好查，這時就需要剛才提到的內(nèi)存模型、對象創(chuàng)建、線程等相關(guān)知識結(jié)合在一起來排查問題了。

正好這次借助之前的一次生產(chǎn)問題來聊聊如何排查和解決問題。

生產(chǎn)現(xiàn)象

首先看看問題的背景吧：

我這其實是一個定時任務(wù)，在固定的時間會開啟 N 個線程并發(fā)的從 Redis 中獲取數(shù)據(jù)進(jìn)行運算。

業(yè)務(wù)邏輯非常簡單，但應(yīng)用一般涉及到多線程之后再簡單的事情都要小心對待。

果不其然這次就出問題了。

現(xiàn)象:原本只需要執(zhí)行幾分鐘的任務(wù)執(zhí)行了幾個小時都沒退出。翻遍了所有的日志都沒找到異常。

于是便開始定位問題之路。

定位問題

既然沒辦法直接從日志中發(fā)現(xiàn)異常，那就只能看看應(yīng)用到底在干嘛了。

最常見的工具就是 JDK 自帶的那一套。

這次我使用了 jstack 來查看線程的執(zhí)行情況，它的作用其實就是 dump 當(dāng)前的線程堆棧。

當(dāng)然在 dump 之前是需要知道我應(yīng)用的 pid 的，可以使用 jps -v 這樣的方式列出所有的 Java 進(jìn)程。

當(dāng)然如果知道關(guān)鍵字的話直接使用 ps aux|grep java 也是可以的。

拿到 pid=1523 了之后就可以利用 jstack 1523 > 1523.log 這樣的方式將 dump 文件輸出到日志文件中。

如果應(yīng)用簡單不復(fù)雜，線程這些也比較少其實可以直接打開查看。

但復(fù)雜的應(yīng)用導(dǎo)出來的日志文件也比較大還是建議用專業(yè)的分析工具。

我這里的日志比較少直接打開就可以了。

因為我清楚知道應(yīng)用中開啟的線程名稱，所以直接根據(jù)線程名就可以在日志中找到相關(guān)的堆棧：

所以通常建議大家線程名字給的有意義，在排查問題時很有必要。

其實其他幾個線程都和這里的堆棧類似，很明顯的看出都是在做 Redis 連接。

于是我登錄 Redis 查看了當(dāng)前的連接數(shù)，發(fā)現(xiàn)已經(jīng)非常高了。

這樣 Redis 的響應(yīng)自然也就變慢了。

接著利用 jps -v 列出了當(dāng)前所以在跑的 Java 進(jìn)程，果不其然有好幾個應(yīng)用都在查詢 Redis，而且都是并發(fā)連接，問題自然就找到了。

解決辦法 
所以問題的主要原因是：大量的應(yīng)用并發(fā)查詢 Redis，導(dǎo)致 Redis 的性能降低。

既然找到了問題，那如何解決呢？

減少同時查詢 Redis 的應(yīng)用，分開時段降低 Redis 的壓力。

將 Redis 復(fù)制幾個集群，各個應(yīng)用分開查詢。但是這樣會涉及到數(shù)據(jù)的同步等運維操作，或者由程序了進(jìn)行同步也會增加復(fù)雜度。

目前我們選擇的是第一個方案，效果很明顯。

本地模擬

上文介紹的是線程相關(guān)問題，現(xiàn)在來分析下內(nèi)存的問題。

以這個類為例：

https://github.com/crossoverJie/Java-Interview/blob/master/src/main/java/com/crossoverjie/oom/heap/HeapOOM.java

public class HeapOOM {

    public static void main(String[] args) {
        List list = new ArrayList<>(10) ;
        while (true){
            list.add("1") ;
        }
    }
}

啟動參數(shù)如下：

-Xms20m
-Xmx20m
-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError
-XX:HeapDumpPath=/Users/xx/Documents

為了更快的突出內(nèi)存問題將堆的最大內(nèi)存固定在 20M，同時在 JVM 出現(xiàn) OOM 的時候自動 dump 內(nèi)存到 /Users/xx/Documents(不配路徑則會生成在當(dāng)前目錄)。

執(zhí)行之后果不其然出現(xiàn)了異常：

同時對應(yīng)的內(nèi)存 dump 文件也生成了。

內(nèi)存分析

這時就需要相應(yīng)的工具進(jìn)行分析了，最常用的自然就是 MAT 了。

我試了一個在線工具也不錯（文件大了就不適合了）：

http://heaphero.io/index.jsp

上傳剛才生成的內(nèi)存文件之后：

因為是內(nèi)存溢出，所以主要觀察下大對象：

也有相應(yīng)提示，這個很有可能就是內(nèi)存溢出的對象，點進(jìn)去之后：

看到這個堆棧其實就很明顯了：

在向 ArrayList 中不停的寫入數(shù)據(jù)時，會導(dǎo)致頻繁的擴(kuò)容也就是數(shù)組復(fù)制這些過程，最終達(dá)到 20M 的上限導(dǎo)致內(nèi)存溢出了。

更多建議

上文說過，一旦使用了多線程，那就要格外小心。

以下是一些日常建議：

盡量不要在線程中做大量耗時的網(wǎng)絡(luò)操作，如查詢數(shù)據(jù)庫（可以的話在一開始就將數(shù)據(jù)從從 DB 中查出準(zhǔn)備好）。

盡可能的減少多線程競爭鎖?？梢詫?shù)據(jù)分段，各個線程分別讀取。

多利用 CAS+自旋 的方式更新數(shù)據(jù)，減少鎖的使用。

應(yīng)用中加上 -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError -XX:HeapDumpPath=/tmp 參數(shù)，在內(nèi)存溢出時至少可以拿到內(nèi)存日志。

線程池監(jiān)控。如線程池大小、隊列大小、最大線程數(shù)等數(shù)據(jù)，可提前做好預(yù)估。

JVM 監(jiān)控，可以看到堆內(nèi)存的漲幅趨勢，GC 曲線等數(shù)據(jù)，也可以提前做好準(zhǔn)備。

總結(jié)

線上問題定位需要綜合技能，所以是需要一些基礎(chǔ)技能。如線程、內(nèi)存模型、Linux 等。

當(dāng)然這些問題沒有實操過都是紙上談兵；如果第一次碰到線上問題，不要慌張，反而應(yīng)該慶幸解決之后你又會習(xí)得一項技能。

號外

最近在總結(jié)一些 Java 相關(guān)的知識點，感興趣的朋友可以一起維護(hù)。

地址: https://github.com/crossoverJie/Java-Interview

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