CPU負(fù)載過高異常排查實踐與總結(jié)
昨天下午突然收到運(yùn)維郵件報警，顯示數(shù)據(jù)平臺服務(wù)器cpu利用率達(dá)到了98.94%，而且最近一段時間一直持續(xù)在70%以上，看起來像是硬件資源到瓶頸需要擴(kuò)容了，但仔細(xì)思考就會發(fā)現(xiàn)咱們的業(yè)務(wù)系統(tǒng)并不是一個高并發(fā)或者CPU密集型的應(yīng)用，這個利用率有點太夸張，硬件瓶頸應(yīng)該不會這么快就到了，一定是哪里的業(yè)務(wù)代碼邏輯有問題。
1、排查思路
1.1 定位高負(fù)載進(jìn)程
首先登錄到服務(wù)器使用top命令確認(rèn)服務(wù)器的具體情況，根據(jù)具體情況再進(jìn)行分析判斷。
通過觀察load average，以及負(fù)載評判標(biāo)準(zhǔn)（8核），可以確認(rèn)服務(wù)器存在負(fù)載較高的情況；
觀察各個進(jìn)程資源使用情況，可以看出進(jìn)程id為682的進(jìn)程，有著較高的CPU占比
1.2 定位具體的異常業(yè)務(wù)
這里咱們可以使用 pwdx 命令根據(jù) pid 找到業(yè)務(wù)進(jìn)程路徑，進(jìn)而定位到負(fù)責(zé)人和項目：
可得出結(jié)論：該進(jìn)程對應(yīng)的就是數(shù)據(jù)平臺的web服務(wù)。
1.3 定位異常線程及具體代碼行
傳統(tǒng)的方案一般是4步：
- top oder by with P：1040 // 首先按進(jìn)程負(fù)載排序找到 maxLoad(pid)
- top -Hp 進(jìn)程PID：1073 // 找到相關(guān)負(fù)載 線程PID
- printf “0x%x ”線程PID： 0x431 // 將線程PID轉(zhuǎn)換為 16進(jìn)制，為后面查找 jstack 日志做準(zhǔn)備
- jstack 進(jìn)程PID | vim +/十六進(jìn)制線程PID - // 例如：jstack 1040|vim +/0x431 -
但是對于線上問題定位來說，分秒必爭，上面的 4 步還是太繁瑣耗時了，之前介紹過淘寶的oldratlee 同學(xué)就將上面的流程封裝為了一個工具：show-busy-java-threads.sh，可以很方便的定位線上的這類問題：
可得出結(jié)論：是系統(tǒng)中一個時間工具類方法的執(zhí)行cpu占比較高，定位到具體方法后，查看代碼邏輯是否存在性能問題。
※ 如果線上問題比較緊急，可以省略 2.1、2.2 直接執(zhí)行 2.3，這里從多角度剖析只是為了給大家呈現(xiàn)一個完整的分析思路。
2、根因分析
經(jīng)過前面的分析與排查，最終定位到一個時間工具類的問題，造成了服務(wù)器負(fù)載以及cpu使用率的過高。
- 異常方法邏輯：是把時間戳轉(zhuǎn)成對應(yīng)的具體的日期時間格式；
- 上層調(diào)用：計算當(dāng)天凌晨至當(dāng)前時間所有秒數(shù)，轉(zhuǎn)化成對應(yīng)的格式放入到set中返回結(jié)果；
- 邏輯層：對應(yīng)的是數(shù)據(jù)平臺實時報表的查詢邏輯，實時報表會按照固定的時間間隔來，并且在一次查詢中有多次（n次）方法調(diào)用。
那么可以得到結(jié)論，如果現(xiàn)在時間是當(dāng)天上午10點，一次查詢的計算次數(shù)就是 10*60*60*n次=36,000*n次計算，而且隨著時間增長，越接近午夜單次查詢次數(shù)會線性增加。由于實時查詢、實時報警等模塊大量的查詢請求都需要多次調(diào)用該方法，導(dǎo)致了大量CPU資源的占用與浪費(fèi)。
3、解決方案
定位到問題之后，首先考慮是要減少計算次數(shù)，優(yōu)化異常方法。排查后發(fā)現(xiàn)，在邏輯層使用時，并沒有使用該方法返回的set集合中的內(nèi)容，而是簡單的用set的size數(shù)值。確認(rèn)邏輯后，通過新方法簡化計算（當(dāng)前秒數(shù)-當(dāng)天凌晨的秒數(shù)），替換調(diào)用的方法，解決計算過多的問題。上線后觀察服務(wù)器負(fù)載和cpu使用率，對比異常時間段下降了30倍，恢復(fù)至正常狀態(tài)，至此該問題得已解決。
4、總結(jié)
- 在編碼的過程中，除了要實現(xiàn)業(yè)務(wù)的邏輯，也要注重代碼性能的優(yōu)化。一個業(yè)務(wù)需求，能實現(xiàn)，和能實現(xiàn)的更高效、更優(yōu)雅其實是兩種截然不同的工程師能力和境界的體現(xiàn)，而后者也是工程師的核心競爭力。
- 在代碼編寫完成之后，多做 review，多思考是不是可以用更好的方式來實現(xiàn)。
- 線上問題不放過任何一個小細(xì)節(jié)！細(xì)節(jié)是魔鬼，技術(shù)的同學(xué)需要有刨根問題的求知欲和追求卓越的精神，只有這樣，才能不斷的成長和提升。
