full GC排查案例

https://www.cnblogs.com/QG-whz/p/9647614.html

问题出现：现网CPU飙高，Full GC告警
CGI 服务发布到现网后，现网机器出现了Full GC告警，同时CPU飙高99%。在优先恢复现网服务正常后，开始着手定位Full GC的问题。在现场只能够抓到四个GC线程占用了很高的CPU，无法抓到引发Full GC的线程。查看了服务故障期间的错误日志，发现更多的是由于Full GC引起的问题服务异常日志，无法确定Full GC的根源。为了查找问题的根源，只能从发布本身入手去查问题，发现一次bugfix的提交，有可能触发一个死循环逻辑：

for(int i = 1 ;i <= totalPage ;i++) {
String path = path_prefix + "?cmd=txt_preview&page=" + String.valueOf(i) + "&sign=" + fileSignature;
url_list.add(path);
}
循环中的参数totalPage为long类型，由一个外部参数进行赋值。当外部参数非常大，超过int的最大值时，i递增到int的最大值后，i++会发生翻转，变成一个负数，从而使for会进入死循环。利用下面这段代码可以试验：

public static void main(String[] args) {long totalPage = Long.MAX_VALUE;for(int i = 0 ;i<totalPage;i++){if(i<0){System.out.println(i);}}
}

通过日志，发现外部确实传递了一个非常大的参数：

确认了当命中逻辑的时候，会进入一个死循环。在循环中不断进行字符串的拼接与list的Add操作，很快就会耗尽JVM堆内存导致Full GC。经过测算，实际上并不需要死循环，只要是一个比较大的循环，就能够引发Full GC。对totlePage的大小做了限定后，发布了新版本，没有再出现Full GC的问题。

回到顶部
现场还原：重现问题，探索定位思路
回顾排查问题的过程并不高效，最开始怀疑过是否是打包有问题或使用的jdk版本不对，花了较多的时间确认打包问题。另一方面，发布带出的代码较多，通过重复review代码无法很快锁定问题。为了探索一种更有效的问题定位方法，我将有问题的代码重新部署到机器上，手动构造请求触发bug，探索定位此类问题的通用思路。

如何确定bug可以导致CPU飙升？为何会引发OOM？
1）在Java服务上开启JMX，在本地使用VisualVm来查看Java服务在运行过程中的内存、GC、线程等信息。VisualVM是Sun的一个OpenJDK项目，它是集成了多个JDK命令工具的一个可视化工具，它主要用来监控JVM的运行情况，可以用它来查看和浏览Heap Dump、Thread Dump、内存对象实例情况、GC执行情况、CPU消耗以及类的装载情况，也可以使用它来创建必要信息的日志。

可以看到逻辑被命中的时候，CPU确实是升到100%的，此时也发生了Full GC告警。尝试着多发了几次请求，服务直接就挂掉了。这里有个问题是：不是已经Full GC了吗，为什么还会发生OOM？实际上，虽然JVM已经开始回收内存，但是由于对象被引用，这些内存是回收不掉的。从GC日志可以看到回收的情况：

从GC日志中可以看到，新生代的Eden区域与老年代都已经被占满。如果新生代放不下对象的时候，object会直接被放到老年代中。除了GC日志，也可以使用jstat命令来堆Java堆内存的使用情况进行统计展示:

jstat -gcutil 12309 1000 10

1000为统计的间隔，单位为毫秒，10为统计的次数，输出如下：

从输出中同样可以看到E（Eden）区与O（Old）区都已经被占满了。其他几个输出项的含义如下：

YGC: 从启动到采样时Young Generation GC的次数
YGCT: 从启动到采样时Young Generation GC所用的时间 (s).
FGC: 从启动到采样时Old Generation GC的次数.
FGCT: 从启动到采样时Old Generation GC所用的时间 (s).
GCT: 从启动到采样时GC所用的总时间 (s).
可以看到JVM一直在尝试回收老年代，但是一直没能将内存回收回来。

如何获取占用CPU最高的线程id？
2）可以登上机器，确认下是什么线程使CPU飙高。先ps查看Java进程的PID：

拿到进程pid后，可以使用top命令，来看是什么线程占用了CPU。

top -p 12309 -H

-p用于指定进程，-H用于获取每个线程的信息，从top输出的内容，可以看到有四个线程占用了非常高的CPU：

到这里可以拿到12313、12312、12311、12314这四个线程id。为了确定这些是什么线程，需要使用jstack命令来查看这几个是什么线程。

高占用CPU的是什么线程？
3) jstack是java虚拟机自带的一种堆栈跟踪工具，用于打印出给定的java进程ID或core file或远程调试服务的Java堆栈信息。使用下面命令，将java进程的堆栈信息打印到文件中：

jstack -l 12309 > stack.log

在线程堆栈信息中，线程id是使用十六进制来表示的。将上面四个四个线程id转换为16进制，分别是0X3019、0X3018、0x3017、0x301A。在stack.log中可以找到这几个线程：

到这里可以确定的是，死循环引发了Full GC,四个GC线程一直尝试着回收内存，这四个线程将CPU占满。

是哪些对象占用了内存？
4）Full GC、OOM、CPU被占满的问题都得到了解答。那么再次遇到类似的线上问题时，如何确定或者缩小问题范围，找到导致问题的代码呢？这时候需要进一步观察的是Java堆内存的信息，查看是什么对象占用了内存。可以使用上文提到的VisualVM来生成headdump文件：

也可以在机器上使用jmap命令来生成head dump文件。

jmap -dump:live,format=b,file=headInfo.hprof 12309

live这个参数表示我们需要抓取的是目前在生命周期内的内存对象，也就是说GC收不走的对象，在这种场景下，我们需要的就是这些内存的信息。生成了hprof文件后，可以拉回到本地，使用VisualVM来打开它进行分析。打开后可以看到：

从信息中可以看到，字符串char[]在占了内存的73%，因此可以确定的是内存泄漏与字符串有关。通常生成的headdump文件会很大，也可以使用下面的命令，来查看占用内存最多的类型：

jmap -histo 12309 > heap.log

输出内容如下：

能否对堆内对象进行查询？
5）到这里突然有个想法，如果能够分析出相似度高的字符串，那么有比较大的可能是这些字符串存在泄漏，从而可以缩小问题代码的范围。确实是有这么一种工具来对堆内的对象进行分析，也就是OQL（Object Query Language）,在VisualVM中可以对headdump文件执行对象查询，下面是一个示例，查找包含内容最多的List：

select map(top(heap.objects('java.util.ArrayList'), 'rhs.size - lhs.size', 5),"toHtml(it)+'='+it.size")

查询结果如下：

如何查找到相似度最高的字符串，还在继续学习研究中。

回到顶部
一些疑问与总结
1）为什么无法抓到引发Full GC的线程？一个猜测是线程抛出OOM异常之后就被终止了，线程只存活了很短的时间。
2）为什么对Eden区回收后存活的对象，不会被拷贝到survivor区？从上面的GC日志可以看到，BeforeGC 与 AfterGC，新生代中的两个survivor区（也就是from\to）一直都是0%，这里猜想可能是survivor区太小，没有足够的空间存放从Eden区拷贝拷贝过来的对象。同时老年代也没有足够的空间（已经99%了），因此JVM的GC基本没有什么有效的回收操作。
3）重现问题时，在日志里发现了一个OOM的错误信息：

java.lang.OutOfMemoryError: GC overhead limit exceeded
这种情况发生的原因是, 程序基本上耗尽了所有的可用内存, GC也清理不了。JVM执行垃圾收集的时间比例太大, 有效的运算量太小. 默认情况下, 如果GC花费的时间超过 98%, 并且GC回收的内存少于 2%, JVM就会抛出这个错误。从这里也可以看到GC线程一直在尝试回收内存，但是回收效果实在太差，也就是第二点提到的。
4）当时在线上环境出现问题时，看到很多log4j的错误日志信息，是什么原因？猜测大概是写日志的I/O操作要经过内存，而内存已经被使用光，无法进行写操作所导致。这些问题都可以进一步研究。

对于一般的OOM问题，通过这几个方面的思考，大致可以锁定问题所在，或是缩小问题可能发生的范围。例如对某些特定类型的内存泄漏来说，到这一步已经可以分析出是什么类型导致内存泄漏。而对本案例来说，根据排查结果可以优先考虑的是字符串的泄露，代码review中查看是否有操作字符串的地方，而不会将问题的优先级锁定在打包问题上。

full GC排查案例相关推荐

你们要的线上GC问题案例来啦
点击↑上方↑蓝色"编了个程"关注我~ 这是Yasin的第 45 篇原创文章 Y说今天上午被阿里罚款的消息刷屏了.这个事情也发酵很长一段时间了,今天算是尘埃落定吧.听说因为这事股价 ...
Linux系统内核介绍及Linux系统运行级别，uname,vmstat,top命令参数详解和一些排查案例
Linux系统内核:内核是操作系统的核心,有很多基本功能,负责管理系统的进程内存设备驱动程序文件和网络系统,决定着系统的性能和稳定性 Linux内核相关介绍: 内存管理(Linux采用虚拟内存) ...
java进程CPU占用高如何排查-案例二
近期项目新版本上线遇到cpu冲高现象,依据之前的经验,把这次排查过程记录下. 这次排查参考了之前记录的经验,还是很有用的:java进程cpu占用高如何排查_停5s的博客-CSDN博客_java进程cp ...
G1收集器：CPU与Worker线程的关系及一次实际排查案例
目录简介生产环境中进行故障排查的困难测试和开发环境进行诊断需要注意的问题准备工作相关知识抽样分析在测试环境中进行验证在生产环境中做好监控自上而下划分 JVM 问题标准 JVM 参数 ...
让人抓头的Java并发(四) 阻塞队列--CPU飙升排查案例
在上一篇文章中给大家介绍了牛批的AQS,大致讲解了JUC中同步的思路.本来还没想好这一篇应该写点什么,刚好上周某个同事的代码出现问题,排查后发现是使用阻塞队列不当导致的,所以本篇决定介绍下阻塞队列. ...
电子书下载 | 超实用！阿里售后专家的 K8s 问题排查案例合集
<关注公众号,回复"排查"获取下载链接> <深入浅出 Kubernetes>开放下载本书作者罗建龙(花名声东),阿里云技术专家,有着多年操作系统和图形显卡 ...
双12压测引出的线上Full GC排查
这个Full GC问题是去年双12压测的时候触发的,中间排查的过程和踩的坑给大家借鉴一下. 线上问题双12之前压测的时候起了很小的量,直接触发了Full GC,吓尿了,因为马上双12大促预热就要开始 ...
内存很空却频繁gc_记一次不太成功的频繁 full gc 排查过程
上周自己负责的一个应用出现频繁full gc的问题,不得不尝试优化一下.第一次做这种事只能先看看网上的文章,然后亲自尝试怎么去完成减少full gc的频率,降低young gc的频率这一目标.虽然最终 ...
mac地址容量的作用_IP地址冲突网络故障排查案例
前言在大型网络中,网络互联设备数量众多,同时也趋于复杂,给运维工程师维护网络带来了较大的难度.当出现网络故障时,排查起来非常困难,具有一个较好的排查思路对于网络工程师极其重要. 本次分享一个在以太网 ...

full GC排查案例

full GC排查案例相关推荐

最新文章

热门文章