昨天下午突然收到运维邮件报警,显示数据平台服务器cpu利用率达到了98.94%,而且最近一段时间一直持续在70%以上,看起来像是硬件资源到瓶颈需要扩容了,但仔细思考就会发现咱们的业务系统并不是一个高并发或者CPU密集型的应用,这个利用率有点太夸张,硬件瓶颈应该不会这么快就到了,一定是哪里的业务代码逻辑有问题。
2、排查思路
首先登录到服务器使用top命令确认服务器的具体情况,根据具体情况再进行分析判断。
通过观察load average,以及负载评判标准(8核),可以确认服务器存在负载较高的情况;
观察各个进程资源使用情况,可以看出进程id为682的进程,有着较高的CPU占比
这里咱们可以使用 pwdx 命令根据 pid 找到业务进程路径,进而定位到负责人和项目:
可得出结论:该进程对应的就是数据平台的web服务。
传统的方案一般是4步:
1、top oder by with P:1040 // 首先按进程负载排序找到 maxLoad(pid)
2、top -Hp 进程PID:1073 // 找到相关负载 线程PID
3、printf “0x%x ”线程PID: 0x431 // 将线程PID转换为 16进制,为后面查找 jstack 日志做准备
4、jstack 进程PID | vim +/十六进制线程PID - // 例如:jstack 1040|vim +/0x431 -
但是对于线上问题定位来说,分秒必争,上面的 4 步还是太繁琐耗时了,之前介绍过淘宝的oldratlee 同学就将上面的流程封装为了一个工具:show-busy-java-threads.sh,可以很方便的定位线上的这类问题:
可得出结论:是系统中一个时间工具类方法的执行cpu占比较高,定位到具体方法后,查看代码逻辑是否存在性能问题。
※ 如果线上问题比较紧急,可以省略 2.1、2.2 直接执行 2.3,这里从多角度剖析只是为了给大家呈现一个完整的分析思路。
3、根因分析
经过前面的分析与排查,最终定位到一个时间工具类的问题,造成了服务器负载以及cpu使用率的过高。
那么可以得到结论,如果现在时间是当天上午10点,一次查询的计算次数就是 10*60*60*n次=36,000*n次计算,而且随着时间增长,越接近午夜单次查询次数会线性增加。由于实时查询、实时报警等模块大量的查询请求都需要多次调用该方法,导致了大量CPU资源的占用与浪费。
4、解决方案
定位到问题之后,首先考虑是要减少计算次数,优化异常方法。排查后发现,在逻辑层使用时,并没有使用该方法返回的set集合中的内容,而是简单的用set的size数值。确认逻辑后,通过新方法简化计算(当前秒数-当天凌晨的秒数),替换调用的方法,解决计算过多的问题。上线后观察服务器负载和cpu使用率,对比异常时间段下降了30倍,恢复至正常状态,至此该问题得已解决。
5、总结
附上show-busy-java-threads.sh脚本:
#!/bin/bash# @Function# Find out the highest cpu consumed threads of java, and print the stack of these threads.## @Usage# $ ./show-busy-java-threads.sh## @author Jerry Leereadonly PROG=`basename $0`readonly -a COMMAND_LINE=('$0' '$@')usage() { cat <<EOFUsage: ${PROG} [OPTION]...Find out the highest cpu consumed threads of java, and print the stack of these threads.Example: ${PROG} -c 10Options: -p, --pid find out the highest cpu consumed threads from the specifed java process, default from all java process. -c, --count set the thread count to show, default is 5 -h, --help display this help and exitEOF exit $1}readonly ARGS=`getopt -n '$PROG' -a -o c:p:h -l count:,pid:,help -- '$@'`[ $? -ne 0 ] && usage 1eval set -- '${ARGS}'while true; do case '$1' in -c|--count) count='$2' shift 2 ;; -p|--pid) pid='$2' shift 2 ;; -h|--help) usage ;; --) shift break ;; esacdonecount=${count:-5}redEcho() { [ -c /dev/stdout ] && { # if stdout is console, turn on color output. echo -ne '\033[1;31m' echo -n '$@' echo -e '\033[0m' } || echo '$@'}yellowEcho() { [ -c /dev/stdout ] && { # if stdout is console, turn on color output. echo -ne '\033[1;33m' echo -n '$@' echo -e '\033[0m' } || echo '$@'}blueEcho() { [ -c /dev/stdout ] && { # if stdout is console, turn on color output. echo -ne '\033[1;36m' echo -n '$@' echo -e '\033[0m' } || echo '$@'}# Check the existence of jstack command!if ! which jstack &> /dev/null; then [ -z '$JAVA_HOME' ] && { redEcho 'Error: jstack not found on PATH!' exit 1 } ! [ -f '$JAVA_HOME/bin/jstack' ] && { redEcho 'Error: jstack not found on PATH and $JAVA_HOME/bin/jstack file does NOT exists!' exit 1 } ! [ -x '$JAVA_HOME/bin/jstack' ] && { redEcho 'Error: jstack not found on PATH and $JAVA_HOME/bin/jstack is NOT executalbe!' exit 1 } export PATH='$JAVA_HOME/bin:$PATH'fireadonly uuid=`date +%s`_${RANDOM}_$$cleanupWhenExit() { rm /tmp/${uuid}_* &> /dev/null}trap 'cleanupWhenExit' EXITprintStackOfThreads() { local line local count=1 while IFS=' ' read -a line ; do local pid=${line[0]} local threadId=${line[1]} local threadId0x='0x`printf %x ${threadId}`' local user=${line[2]} local pcpu=${line[4]} local jstackFile=/tmp/${uuid}_${pid} [ ! -f '${jstackFile}' ] && { { if [ '${user}' == '${USER}' ]; then jstack ${pid} > ${jstackFile} else if [ $UID == 0 ]; then sudo -u ${user} jstack ${pid} > ${jstackFile} else redEcho '[$((count++))] Fail to jstack Busy(${pcpu}%) thread(${threadId}/${threadId0x}) stack of java process(${pid}) under user(${user}).' redEcho 'User of java process($user) is not current user($USER), need sudo to run again:' yellowEcho ' sudo ${COMMAND_LINE[@]}' echo continue fi fi } || { redEcho '[$((count++))] Fail to jstack Busy(${pcpu}%) thread(${threadId}/${threadId0x}) stack of java process(${pid}) under user(${user}).' echo rm ${jstackFile} continue } } blueEcho '[$((count++))] Busy(${pcpu}%) thread(${threadId}/${threadId0x}) stack of java process(${pid}) under user(${user}):' sed '/nid=${threadId0x} /,/^$/p' -n ${jstackFile} done}ps -Leo pid,lwp,user,comm,pcpu --no-headers | { [ -z '${pid}' ] && awk '$4=='java'{print $0}' || awk -v 'pid=${pid}' '$1==pid,$4=='java'{print $0}'} | sort -k5 -r -n | head --lines '${count}' | printStackOfThreads
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