JAVA线上问题排查降龙十八掌

news2024/12/27 11:19:10

现场问题一般有以下几种问题 CPU,磁盘，内存，GC问题，网络

同时例如jstack、jmap等工具也是不囿于一个方面的问题的，基本上出问题就是df、free、top 三连，然后依次jstack、jmap伺候，具体问题具体分析即可。

CPU

1.top 查看 占用cpu多的线程

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2.然后通过 top -H -p pid 来找到使用率比较高得线程

比如66  top -H -p 66

3.使用printf '%x\n' pid 得到nid

4.然后使用 jstack pid | grep 'nid' -C10 来查看堆栈信息

频繁gc

使用 jstat -gc pid 1000   其中1000代表采样间隔（ms）

 字段含义

s0c s1c   表示survivor 0 1 区域的容量 
s0u s1u   表示survivor 0 1 区域的已使用的容量

ec eu 表示eden区域容量和已使用容量

mc mu metaspace元数据区的Commited Size   metaspace元数据区的使用大小

CCSC Compressed class 的Committed Size （压缩类空间） 调用的包太多， 调大CompressedClassSpaceSize即可
CCSU Compressed class的使用大小

oc ou 表示 老年区容量和已经使用的容量

PC PU 表示持久代的内存容量和已经使用的容量

YGC YGT 表示 新生代gc发生的次数  和耗时

FGC FULL GC的次数

FGCT 表示老年代FUll GC发生的次数和耗时

CGC 并发GC次数

CGCT 并发GC消耗的时间

GCT b表示总的GC耗时

上下文切换

针对频繁上下文问题，我们可以使用vmstat命令来进行查看

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cs(context switch)一列则代表了上下文切换的次数。

如果我们希望对特定的pid进行监控那么可以使用 pidstat -w pid命令，cswch和nvcswch表示自愿及非自愿切换。

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磁盘

磁盘问题和cpu一样是属于比较基础的。首先是磁盘空间方面，我们直接使用df -hl来查看文件系统状态

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更多时候，磁盘问题还是性能上的问题。我们可以通过iostat iostat -d -k -x来进行分析

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最后一列%util可以看到每块磁盘写入的程度，而rrqpm/s以及wrqm/s分别表示读写速度，一般就能帮助定位到具体哪块磁盘出现问题了。

另外我们还需要知道是哪个进程在进行读写，一般来说开发自己心里有数，或者用iotop命令来进行定位文件读写的来源。

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不过这边拿到的是tid，我们要转换成pid，可以通过readlink来找到pidreadlink -f /proc/*/task/tid/../..。

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找到pid之后就可以看这个进程具体的读写情况cat /proc/pid/io

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我们还可以通过lsof命令来确定具体的文件读写情况lsof -p pid

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 内存

free

堆内内存

内存问题大多还都是堆内内存问题。表象上主要分为OOM和StackOverflow。

OOM

JMV中的内存不足，OOM大致可以分为以下几种：

Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: unable to create new native thread

这个意思是没有足够的内存空间给线程分配java栈，基本上还是线程池代码写的有问题，比如说忘记shutdown，所以说应该首先从代码层面来寻找问题，使用jstack或者jmap。如果一切都正常，JVM方面可以通过指定Xss来减少单个thread stack的大小。

另外也可以在系统层面，可以通过修改/etc/security/limits.confnofile和nproc来增大os对线程的限制

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Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space

这个意思是堆的内存占用已经达到-Xmx设置的最大值，应该是最常见的OOM错误了。解决思路仍然是先应该在代码中找，怀疑存在内存泄漏，通过jstack和jmap去定位问题。如果说一切都正常，才需要通过调整Xmx的值来扩大内存。

Caused by: java.lang.OutOfMemoryError: Meta space

这个意思是元数据区的内存占用已经达到XX:MaxMetaspaceSize设置的最大值，排查思路和上面的一致，参数方面可以通过XX:MaxPermSize来进行调整(这里就不说1.8以前的永久代了)。

Stack Overflow

栈内存溢出，这个大家见到也比较多。

Exception in thread "main" java.lang.StackOverflowError

表示线程栈需要的内存大于Xss值，同样也是先进行排查，参数方面通过Xss来调整，但调整的太大可能又会引起OOM。

 

使用JMAP定位代码内存泄漏

上述关于OOM和StackOverflow的代码排查方面，我们一般使用JMAPjmap -dump:format=b,file=filename pid来导出dump文件

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通过mat(Eclipse Memory Analysis Tools)导入dump文件进行分析，内存泄漏问题一般我们直接选Leak Suspects即可，mat给出了内存泄漏的建议。另外也可以选择Top Consumers来查看最大对象报告。和线程相关的问题可以选择thread overview进行分析。除此之外就是选择Histogram类概览来自己慢慢分析，大家可以搜搜mat的相关教程。

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日常开发中，代码产生内存泄漏是比较常见的事，并且比较隐蔽，需要开发者更加关注细节。比如说每次请求都new对象，导致大量重复创建对象；进行文件流操作但未正确关闭；手动不当触发gc；ByteBuffer缓存分配不合理等都会造成代码OOM。

另一方面，我们可以在启动参数中指定-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError来保存OOM时的dump文件。

gc问题和线程

gc问题除了影响cpu也会影响内存，排查思路也是一致的。一般先使用jstat来查看分代变化情况，比如youngGC或者fullGC次数是不是太多呀；EU、OU等指标增长是不是异常呀等。

线程的话太多而且不被及时gc也会引发oom，大部分就是之前说的unable to create new native thread。除了jstack细细分析dump文件外，我们一般先会看下总体线程，通过pstreee -p pid |wc -l。

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或者直接通过查看/proc/pid/task的数量即为线程数量。

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堆外内存

如果碰到堆外内存溢出，那可真是太不幸了。首先堆外内存溢出表现就是物理常驻内存增长快，报错的话视使用方式都不确定，如果由于使用Netty导致的，那错误日志里可能会出现OutOfDirectMemoryError错误，如果直接是DirectByteBuffer，那会报OutOfMemoryError: Direct buffer memory。

堆外内存溢出往往是和NIO的使用相关，一般我们先通过pmap来查看下进程占用的内存情况pmap -x pid | sort -rn -k3 | head -30，这段意思是查看对应pid倒序前30大的内存段。这边可以再一段时间后再跑一次命令看看内存增长情况，或者和正常机器比较可疑的内存段在哪里。

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我们如果确定有可疑的内存端，需要通过gdb来分析gdb --batch --pid {pid} -ex "dump memory filename.dump {内存起始地址} {内存起始地址+内存块大小}"

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获取dump文件后可用heaxdump进行查看hexdump -C filename | less，不过大多数看到的都是二进制乱码。

NMT是Java7U40引入的HotSpot新特性，配合jcmd命令我们就可以看到具体内存组成了。需要在启动参数中加入 -XX:NativeMemoryTracking=summary 或者 -XX:NativeMemoryTracking=detail，会有略微性能损耗。

一般对于堆外内存缓慢增长直到爆炸的情况来说，可以先设一个基线jcmd pid VM.native_memory baseline。

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然后等放一段时间后再去看看内存增长的情况，通过jcmd pid VM.native_memory detail.diff(summary.diff)做一下summary或者detail级别的diff。

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可以看到jcmd分析出来的内存十分详细，包括堆内、线程以及gc(所以上述其他内存异常其实都可以用nmt来分析)，这边堆外内存我们重点关注Internal的内存增长，如果增长十分明显的话那就是有问题了。

detail级别的话还会有具体内存段的增长情况，如下图。

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此外在系统层面，我们还可以使用strace命令来监控内存分配 strace -f -e "brk,mmap,munmap" -p pid

这边内存分配信息主要包括了pid和内存地址。

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不过其实上面那些操作也很难定位到具体的问题点，关键还是要看错误日志栈，找到可疑的对象，搞清楚它的回收机制，然后去分析对应的对象。比如DirectByteBuffer分配内存的话，是需要full GC或者手动system.gc来进行回收的(所以最好不要使用-XX:+DisableExplicitGC)。

那么其实我们可以跟踪一下DirectByteBuffer对象的内存情况，通过jmap -histo:live pid手动触发fullGC来看看堆外内存有没有被回收。如果被回收了，那么大概率是堆外内存本身分配的太小了，通过-XX:MaxDirectMemorySize进行调整。如果没有什么变化，那就要使用jmap去分析那些不能被gc的对象，以及和DirectByteBuffer之间的引用关系了。

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