一种CPU占用过高的故障定位分析方法
目 录
1.前 言
2. 测试类编写
3. 故障定位方法
3.1 定位CPU占比最高的PID
3.2 定位该PID对应的应用程序名字
3.3 定位具体的线程ID
3.4 定位具体的应用程序代码位置
4. 小结
1.前言
CPU占用过高是LINUX服务器常见的一种故障，也是程序员线上排查故障必备的技能，如果线上出现此种故障，程序员应如何快速定位代码块排查故障呢？本文将从四个步骤进行分析，快速定位问题所在，从应用程序的进程入手到具体线程再到应用程序的具体代码，从整体到局部，化繁为简，层层深入，为读者提供了一种线上快速定位排查故障的思路和手段。
2. 测试类编写
编写测试类，模拟占用CPU过高的程序，具体程序代码如下：
public class TopTest {public static void main(String[] args) {while (true) {System.out.println(new java.util.Random().nextInt(777778888));}}}maven打包后上传至linux服务器中
运行该JAVA程序
nohup java -jar JavaDemo-1.0-SNAPSHOT.jar >/tmp/TopTest.log 2>&1 ;监控日志文件：
[root@bigdata3 tmp]# tail -f TopTest.log具体内容如下：
3. 故障定位方法
3.1 定位CPU占比最高的PID
先用top命令找出CPU占比最高的PID
命令行输入 top。其内容如下：
注：通过shift +h可以锁定哪个进程消耗的CPU高。
由该图可以看到
- （1）平均负载（load average）:1.36.说明平均负载过高（超过0.6） ,后台一定有个占用cpu过高的程序。
- （2）该程序为一个java程序占用CPU百分比为100.3，内存为0.5%，该java进程ID为11911
3.2 定位该PID对应的应用程序名字
ps -ef 或者jps进一步定位得知其具体的后台应用程序名字
ps -ef | grep 11911 | grep -v grep
jps -l
可以得出该应用程序为：JavaDemo-1.0-SNAPSHOT.jar
3.3 定位具体的线程ID
ps -mp 进程ID -o THREAD,tid,time
[root@bigdata3 ~]# ps -mp 11911 -o THREAD,tid,time
USER %CPU PRI SCNT WCHAN USER SYSTEM TID TIME
root 99.9 - - - - - - 00:33:35
root 0.0 19 - futex_ - - 11911 00:00:00
root 99.6 19 - - - - 11912 00:33:28
root 0.0 19 - futex_ - - 11913 00:00:00
root 0.0 19 - futex_ - - 11914 00:00:00
root 0.0 19 - futex_ - - 11915 00:00:00
root 0.0 19 - futex_ - - 11916 00:00:00
root 0.0 19 - futex_ - - 11917 00:00:00
root 0.0 19 - futex_ - - 11918 00:00:00
root 0.0 19 - futex_ - - 11919 00:00:00
root 0.0 19 - futex_ - - 11920 00:00:00
root 0.0 19 - futex_ - - 11921 00:00:01
root 0.0 19 - futex_ - - 11922 00:00:00
root 0.0 19 - futex_ - - 11923 00:00:00
root 0.0 19 - futex_ - - 11924 00:00:00
root 0.0 19 - futex_ - - 11925 00:00:00
root 0.0 19 - futex_ - - 11926 00:00:00
root 0.0 19 - futex_ - - 11927 00:00:00
root 0.0 19 - futex_ - - 11928 00:00:00
root 0.0 19 - futex_ - - 11929 00:00:00
root 0.0 19 - futex_ - - 11930 00:00:00
可以看出有问题的线程为：
root 99.6 19 - - - - 11912 00:33:28
说明线程TID:11912占用率最高。
参数解释：
- -m:显示所有的线程
- -p:pid进程使用CPU的时间
- -o:该参数后是用户自定义格式。
如：THREAD,tid,time表示线程、线程ID号、线程占用的时间
3.4 定位具体的应用程序代码位置
解释：定位线程中具体哪一行代码出问题
（1）将需要的线程ID转换成16进制格式
1） printf "%x\n" 有问题的线程ID
printf "%x\n" 11912
2）采用计算器计算：
线程ID11912转换为16进制为：2E88->2e88(注意要转换成小写形式)
（2）jstack进程ID | grep tid(16进制线程ID小写英文)-A60
jstack 11911 | grep tid(16进制线程ID小写英文) -A60
jstack 11911 | grep 2e88 -A60执行结果如下：
"main" #1 prio=5 os_prio=0 tid=0x00007f73f4008800 nid=0x2e88 runnable [0x00007f73fa74f000]java.lang.Thread.State: RUNNABLEat java.io.FileOutputStream.writeBytes(Native Method)at java.io.FileOutputStream.write(FileOutputStream.java:326)at java.io.BufferedOutputStream.flushBuffer(BufferedOutputStream.java:82)at java.io.BufferedOutputStream.flush(BufferedOutputStream.java:140)- locked <0x0000000643403bf0> (a java.io.BufferedOutputStream)at java.io.PrintStream.write(PrintStream.java:482)- locked <0x00000006434030a8> (a java.io.PrintStream)at sun.nio.cs.StreamEncoder.writeBytes(StreamEncoder.java:221)at sun.nio.cs.StreamEncoder.implFlushBuffer(StreamEncoder.java:291)at sun.nio.cs.StreamEncoder.flushBuffer(StreamEncoder.java:104)- locked <0x0000000643403060> (a java.io.OutputStreamWriter)at java.io.OutputStreamWriter.flushBuffer(OutputStreamWriter.java:185)at java.io.PrintStream.write(PrintStream.java:527)- eliminated <0x00000006434030a8> (a java.io.PrintStream)at java.io.PrintStream.print(PrintStream.java:597)at java.io.PrintStream.println(PrintStream.java:736)- locked <0x00000006434030a8> (a java.io.PrintStream)at TopTest.main(TopTest.java:6)"VM Thread" os_prio=0 tid=0x00007f73f41c6000 nid=0x2e91 runnable "GC task thread#0 (ParallelGC)" os_prio=0 tid=0x00007f73f401d800 nid=0x2e89 runnable "GC task thread#1 (ParallelGC)" os_prio=0 tid=0x00007f73f401f800 nid=0x2e8a runnable "GC task thread#2 (ParallelGC)" os_prio=0 tid=0x00007f73f4021800 nid=0x2e8b runnable "GC task thread#3 (ParallelGC)" os_prio=0 tid=0x00007f73f4023000 nid=0x2e8c runnable "GC task thread#4 (ParallelGC)" os_prio=0 tid=0x00007f73f4025000 nid=0x2e8d runnable "GC task thread#5 (ParallelGC)" os_prio=0 tid=0x00007f73f4027000 nid=0x2e8e runnable "GC task thread#6 (ParallelGC)" os_prio=0 tid=0x00007f73f4028800 nid=0x2e8f runnable "GC task thread#7 (ParallelGC)" os_prio=0 tid=0x00007f73f402a800 nid=0x2e90 runnable "VM Periodic Task Thread" os_prio=0 tid=0x00007f73f421c000 nid=0x2e9a waiting on condition JNI global references: 9
可以看出是在TopTest类中main方法的第六行出现问题。
at TopTest.main(TopTest.java:6)可以具体定位到代码块如下图所示：第六行
注:可以通过pwdx +进程ID 找到业务进程路径
4. 小结
本文阐述了一种CPU占用过高的故障定位方法及思路，文中采用四步分析法进行排查和定位，旨在提供一种快速解决线上CPU占用过高故障的定位方法和思路，通过该方法可以巧妙快速地排查故障，为线上排查故障节省了时间。
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