Java问题定位方法总结-创新互联

背景
  “线下没问题的”、 “代码不可能有问题是系统原因”、“能在线上远程debug么”
   线上问题不同于开发期间的bug，与运行时环境、压力、并发情况、具体的业务相关。对于线上的问题利用线上环境可用的工具，收集必要信息对定位问题十分重要。
   对于导致问题的bug、资源瓶颈很难直观取得数据，需要根据资源使用数据、日志等信息推测问题根源。并且疑难问题的定位通常需要使用不同的方法追根溯源。
   这篇wiki我对自己使用过的工具做了整理，并分享一些案例。

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1. 常见问题
1.1 可用性
   这里举几种常见导致服务可用性的情况：
a) 502 Bad Gateway
对应用系统特别是基于http的应用最严重的莫过于"502 Bad Gateway"，这表示后端服务已经完全不可用，可能原因
   资源不足1：垃圾回收导致，在CMS在应用内存泄漏或内存不足情况下会导致严重的应用暂停。
   资源不足2：服务器线程数不足，常见web server如tomcat jetty都是有大工作线程配置的
   资源不足3：数据库资源不足，数据库通常使用连接池配置，maxConnection配置低加上过多慢查询会block住web server的工作线程
   资源不足4：IO资源瓶颈，线上环境IO是共享的，尤其对于混布环境(CRM还好没有这种情况，但是有很多agent)，我们常用的log4j日志工具对于每个记录的日志文件也是一种独占资源，线程先要获得锁才能向日志记录数据。
   ... ...
   各种OOM
b) Socket异常
常见Connection reset by peer，Broken Pipe，EOFException
   网络问题：在跨运营商、机房访问情况下可能遇到
   程序bug：socket异常关闭
1.2 平均响应时间
系统发生问题时最直观的表象，这个参数在情况恶化传染其他服务导致整个系统不可用前，可以提前预警，可能原因：
   资源竞争1：CPU
   资源竞争2：IO
   资源竞争3：network IO
   资源竞争4：数据库
   资源竞争5：solr、medis
   下游接口：异常导致响应延时

1.3 机器报警
与应用服务不可用相比，这类错误不会直接导致服务不可用，而且如果存在混不，机器部署多个服务可能相互干扰：
   CPU
   磁盘
   fd
   IO(网络磁盘)
1.4 小结
写了半天，很多情况是重复提到，通常线上问题的原因不外乎系统资源、应用程序，掌握监控查看这些资源、数据的工具就更容易定位线上的问题。
2常用工具
2.1 Linux工具
a) sysstat：
   iostat：查看读写压力

[sankuai@cos-mop01 logs]$ iostat Linux 2.6.32-20131120.mt (cos-mop01.lf.sankuai.com) 2015年10月21日 _x86_64_ (4 CPU) avg-cpu: %user %nice %system %iowait %steal %idle 1.88 0.00 0.87 0.12 0.05 97.07 Device: tps Blk_read/s Blk_wrtn/s Blk_read Blk_wrtn vda 1.88 57.90 12.11 2451731906 512911328 vdb 0.01 0.40 1.41 17023940 59522616 vdc 1.14 28.88 36.63 1223046988 1551394969

sar：查看CPU 网络IO IO，开启参数可以查看历史数据

/etc/sysconfig/sysstat HISTORY=7 /etc/cron.d/sysstat */10 * * * * root /usr/lib/sa/sa1 1 1 sar -u/-r/-B/-b/-q/-P/-n -f /var/log/sa/sa09

b) top
关注load、cpu、mem、swap
可按照线程查看资源信息(版本大于3.2.7)

top - 19:33:00 up 490 days, 4:33, 2 users, load average: 0.13, 0.39, 0.42 Tasks: 157 total, 1 running, 156 sleeping, 0 stopped, 0 zombie Cpu(s): 4.9%us, 2.7%sy, 0.0%ni, 92.2%id, 0.0%wa, 0.0%hi, 0.0%si, 0.3%st Mem: 5991140k total, 5788884k used, 202256k free, 4040k buffers Swap: 2096440k total, 447332k used, 1649108k free, 232884k cached PID USER PR NI VIRT RES SHR S %CPU %MEM TIME+ SWAP CODE DATA COMMAND 18720 sankuai 20 0 8955m 4.3g 6744 S 22.6 74.5 174:30.73 0 4 8.6g java 27794 sankuai 20 0 5715m 489m 2116 S 11.6 8.4 3922:43 121m 4 3.9g java 13233 root 20 0 420m 205m 2528 S 0.0 3.5 1885:15 91m 4 304m puppetd 21526 sankuai 20 0 2513m 69m 4484 S 0.0 1.2 45:56.28 37m 4 2.4g java

c) vmstat

[sankuai@cos-mop01 logs]$ vmstat procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- --system-- -----cpu----- r b swpd free buff cache si so bi bo in cs us sy id wa st 0 0 447332 200456 4160 234512 0 0 11 6 0 0 2 1 97 0 0

d) tcpdump

定位网络问题神器，可以看到TCPIP报文的细节，需要同时熟悉TCPIP协议，可以和wireshark结合使用。
常见场景分析网络延迟、网络丢包，复杂环境的网络问题分析。

#!/bin/bash tcpdump -i eth0 -s 0 -l -w - dst port 3306 | strings | perl -e ' while(<>) { chomp; next if /^[^ ]+[ ]*$/; if(/^(SELECT|UPDATE|DELETE|INSERT|SET|COMMIT|ROLLBACK|CREATE|DROP|ALTER|CALL)/i) { if (defined $q) { print "$q\n"; } $q=$_; } else { $_ =~ s/^[ \t]+//; $q.=" $_"; } }'

3.2 java工具
a) jstat

[sankuai@cos-mop01 logs]$ jstat -gc 18704 S0C S1C S0U S1U EC EU OC OU MC MU CCSC CCSU YGC YGCT FGC FGCT GCT 3584.0 3584.0 0.0 0.0 24064.0 13779.7 62976.0 0.0 4480.0 677.9 384.0 66.6 0 0.000 0 0.000 0.000

b) jmap

jmap -dump:format=b,file=heap.bin $pid

c) jstack or kill -3
查看死锁、线程等待。
线程状态：
   Running
   TIMED_WAITING(on object monitor)
   TIMED_WAITING(sleeping)
   TIMED_WAITING(parking)
   WAINTING(on object monitor)

d) jhat jconsole
jhat很难用 jconsole通过jmx取信息对性能有影响
e) gc日志
-XX:+UseParallelOld
-XX:+ConcurrentMultiSweep
3.3 第三方工具
a) mat
对象详细
Java问题定位方法总结

inboud/outbound
Java问题定位方法总结

thread overview
Java问题定位方法总结

配置项
Java问题定位方法总结

./MemoryAnalyzer -keep_unreachable_objects heap_file
4. 案例分析
4.1 cpu高

现象：CPU报警
定位问题：
查看CPU占用高的线程

sankuai@sin2:~$ ps H -eo user,pid,ppid,tid,time,%cpu|sort -rnk6 |head -10 sankuai 13808 13807 13808 00:00:00 8.4 sankuai 29153 1 29211 00:21:13 0.9 sankuai 29153 1 29213 00:20:01 0.8 sankuai 29153 1 29205 00:17:35 0.7 sankuai 29153 1 29210 00:11:50 0.5 sankuai 29153 1 1323 00:08:37 0.5 sankuai 29153 1 29207 00:10:02 0.4 sankuai 29153 1 29206 00:07:10 0.3 sankuai 29153 1 29208 00:06:44 0.2

thread dump

jstack $pid > a.txt printf %x $tid $xTID

查找线程执行的代码

"main-SendThread(cos-zk13.lf.sankuai.com:9331)" #25 daemon prio=5 os_prio=0 tid=0x00007f78fc350000 nid=$TIDx runnable [0x00007f79c4d09000] java.lang.Thread.State: RUNNABLE at org.apache.zookeeper.ClientCnxn$SendThread.run(ClientCnxn.java:1035) at java.util.concurrent.FutureTask.run(FutureTask.java:266) at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.runWorker(ThreadPoolExecutor.java:1142) at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$Worker.run(ThreadPoolExecutor.java:617) at java.lang.Thread.run(Thread.java:745)

4.2 io高

现象：磁盘IO报警
环境：需要安装sysstat工具
定位问题：
a) 查看CPU占用高的线程

pidstat -d -t -p $pid

b) 其他同4.1

4.3 资源
a) 数据库

"DB-Processor-13" daemon prio=5 tid=0x003edf98 nid=0xca waiting for monitor entry [0x000000000825f000] java.lang.Thread.State: BLOCKED (on object monitor) at ConnectionPool.getConnection(ConnectionPool.java:102) - waiting to lock <0xe0375410> (a beans.ConnectionPool) at Service.getCount(ServiceCnt.java:111) at Service.insert(ServiceCnt.java:43) "DB-Processor-14" daemon prio=5 tid=0x003edf98 nid=0xca waiting for monitor entry [0x000000000825f020] java.lang.Thread.State: BLOCKED (on object monitor) at ConnectionPool.getConnection(ConnectionPool.java:102) - waiting to lock <0xe0375410> (a beans.ConnectionPool) at Service.getCount(ServiceCnt.java:111) at Service.insertCount(ServiceCnt.java:43)

b) log

"RMI TCP Connection(267865)-172.16.5.25" daemon prio=10 tid=0x00007fd508371000 nid=0x55ae waiting for monitor entry [0x00007fd4f8684000] java.lang.Thread.State: BLOCKED (on object monitor) at org.apache.log4j.Category.callAppenders(Category.java:201) - waiting to lock <0x00000000acf4d0c0> (a org.apache.log4j.Logger) at org.apache.log4j.Category.forcedLog(Category.java:388) at org.apache.log4j.Category.log(Category.java:853) at org.apache.commons.logging.impl.Log4JLogger.warn(Log4JLogger.java:234) at com.xxx.core.common.lang.cache.remote.MemcachedClient.get(MemcachedClient.java:110)

c) web server

有两个非常重要的系统参数：

maxThread: 工作线程数

backlog：TCP连接缓存数，Jetty(ServerConnector.acceptQueueSize) Tomcat(Connector.acceptCount)，高并发下设置过小会有502

4.4 gc

a) CMS fail
promotion failed

172966 2015-09-18T03:47:33.108+0800: 627188.183: [GC 627188.183: [ParNew (promotion failed) 172967 Desired survivor size 17432576 bytes, new threshold 1 (max 6) 172968 - age 1: 34865032 bytes, 34865032 total 172969 : 306688K->306688K(306688K), 161.1284530 secs]627349.311: [CMS CMS: abort preclean due to time 2015-09-18T03:50:14.743+0800: 627349.818: [CMS-concurrent-abortable-preclean: 1.597/162.729 secs] [Times: user=174.58 sys=84.57, real=162.71 secs] 172970 (concurrent mode failure): 1550703K->592286K(1756416K), 2.9879760 secs] 1755158K->592286K(2063104K), [CMS Perm : 67701K->67695K(112900K)], 164.1167250 secs] [Times: user=175.61 sys=84.57, real=164.09 secs]

concurrent fail

[CMS2015-09-18T07:07:27.132+0800: 639182.207: [CMS-concurrent-sweep: 1.704/13.116 secs] [Times: user=17.16 sys=5.20,real=13.12 secs] 443222 (concurrent mode failure): 1546078K->682301K(1756416K), 4.0745320 secs] 1630977K->682301K(2063104K), [CMS Perm :67700K->67693K(112900K)], 15.4860730 secs] [Times: user=19.40 sys=5.20, real=15.48 secs]

b) 连续Full GC

应用存在内存泄漏，垃圾收集会占用系统大量cpu时间，极端情况下可能发生90%以上时间在做GC的情况。
在系统使用http访问check alive或者使用了Zookeeper这种通过心跳保证存活性的应用中，会可用性异常或者被zk的master剔除。

5. 注意
保留现场：threaddump top heapdump
注意日志记录：文件数据库

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