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面试官:线上服务器CPU占用率高如何排查定位问题?

Java之道 2019-07-22 22:03:37 阅读数:30 评论数:0 点赞数:0 收藏数:0

国外开发者平台 HankerRank 发布的 2018 年开发者技能调查报告中有一项关于"雇主最看重哪些核心能力"的调查,结果显示如下:


排名前几的比较受重视的能力分别为:解决问题、编程语言熟练程度、Debug、系统设计和性能优化。

解决问题的能力以超高比例排名第一,这也是为什么很多面试过程中,面试官都喜欢问如下问题:

1、你这个项目遇到的最大挑战是什么?如何解决的? 

2、如果线上发生了报警你回如何排查呢? 

3、你有解决过什么线上问题吗? 

4、能列举几个你知道的排查Linux服务器线上问题的命令吗?

这些,都是比较常见的问题,还有一些比较具体的问题也是建议很多开发者都需要掌握的,如:

1、线上服务器Load飙高如何排查? 

2、线上服务器CPU占用率高如何排查? 

3、线上服务器频繁发生Full GC如何排查? 

4、线上服务器发生死锁如何排查?

这些问题的回答,一方面考察了面试者是否具有很强的实战经验,另外一方面也能体现出其解决问题的能力。

毋庸置疑,作为开发人员来说,定位并解决问题的能力是至关重要的。因为一旦线上发生了问题,如CPU占用率高,如果不及时解决,很容易导致网站响应慢、服务器宕机等问题。

那么,书归正传,本文我们就来简单介绍一下,如果线上服务器发生CPU占用率过高的问题时,应该如何排查并定位问题。

1

问题发现

本文整理自一个真实的案例,是楼主负责的业务,在一次大促之前的压测时发现了这个问题。

在每次大促之前,我们的测试人员都会对网站进行压力测试,这个时候会查看服务的cpu、内存、load、rt、qps等指标。

在一次压测过程中,测试人员发现我们的某一个接口,在qps上升到500以后,CPU使用率急剧升高。

CPU利用率,又称CPU使用率。顾名思义,CPU利用率是来描述CPU的使用情况的,表明了一段时间内CPU被占用的情况。使用率越高,说明你的机器在这个时间上运行了很多程序,反之较少。

2

问题定位

遇到这种问题,首先是登录到服务器,看一下具体情况。

定位进程

登录服务器,执行top命令,查看CPU占用情况:

$top
   PID USER      PR  NI  VIRT  RES  SHR S %CPU %MEM    TIME+  COMMAND
  1893 admin     20   0 7127m 2.6g  38m S 181.7 32.6  10:20.26 java

top命令是Linux下常用的性能分析工具,能够实时显示系统中各个进程的资源占用状况,类似于Windows的任务管理器。

通过以上命令,我们可以看到,进程ID为1893的Java进程的CPU占用率达到了181%,基本可以定位到是我们的Java应用导致整个服务器的CPU占用率飙升。

定位线程

我们知道,Java是单进程多线程的,那么,我们接下来看看PID=1893的这个Java进程中的各个线程的CPU使用情况,同样是用top命令:

$top -Hp 1893
   PID USER      PR  NI  VIRT  RES  SHR S %CPU %MEM    TIME+  COMMAND
  4519 admin     20   0 7127m 2.6g  38m R 18.6 32.6   0:40.11 java

通过top -Hp 1893命令,我们可以发现,当前1893这个进程中,ID为4519的线程占用CPU最高。

定位代码

通过top命令,我们目前已经定位到导致CPU使用率较高的具体线程, 那么我么接下来就定位下到底是哪一行代码存在问题。

首先,我们需要把4519这个线程转成16进制:

$printf %x 4519
11a7

接下来,通过jstack命令,查看栈信息:

$sudo -u admin  jstack 1893 |grep -A 200 11a7
"HSFBizProcessor-DEFAULT-8-thread-5" #500 daemon prio=10 os_prio=0 tid=0x00007f632314a800 nid=0x11a2 runnable [0x000000005442a000]
   java.lang.Thread.State: RUNNABLE
  at sun.misc.URLClassPath$Loader.findResource(URLClassPath.java:684)
  at sun.misc.URLClassPath.findResource(URLClassPath.java:188)
  at java.net.URLClassLoader$2.run(URLClassLoader.java:569)
  at java.net.URLClassLoader$2.run(URLClassLoader.java:567)
  at java.security.AccessController.doPrivileged(Native Method)
  at java.net.URLClassLoader.findResource(URLClassLoader.java:566)
  at java.lang.ClassLoader.getResource(ClassLoader.java:1093)
  at java.net.URLClassLoader.getResourceAsStream(URLClassLoader.java:232)
  at org.hibernate.validator.internal.xml.ValidationXmlParser.getInputStreamForPath(ValidationXmlParser.java:248)
  at org.hibernate.validator.internal.xml.ValidationXmlParser.getValidationConfig(ValidationXmlParser.java:191)
  at org.hibernate.validator.internal.xml.ValidationXmlParser.parseValidationXml(ValidationXmlParser.java:65)
  at org.hibernate.validator.internal.engine.ConfigurationImpl.parseValidationXml(ConfigurationImpl.java:287)
  at org.hibernate.validator.internal.engine.ConfigurationImpl.buildValidatorFactory(ConfigurationImpl.java:174)
  at javax.validation.Validation.buildDefaultValidatorFactory(Validation.java:111)
  at com.test.common.util.BeanValidator.validate(BeanValidator.java:30)

通过以上代码,我们可以清楚的看到,BeanValidator.java的第30行是有可能存在问题的。

3

问题解决

接下来就是通过查看代码来解决问题了,我们发现,我们自定义了一个BeanValidator,封装了Hibernate的Validator,然后在validate方法中,通过Validation.buildDefaultValidatorFactory().getValidator()初始化一个Validator实例,通过分析发现这个实例化的过程比较耗时。

我们重构了一下代码,把Validator实例的初始化提到方法外,在类初始化的时候创建一次就解决了问题。

4

总结

以上,展示了一次比较完成的线上问题定位过程。主要用到的命令有:top 、printf 和 jstack

另外,线上问题排查还可以使用Alibaba开源的工具Arthas进行排查,以上问题,可以使用一下命令定位:

thread -n 3 //查看cpu占比前三的线程

以上,本文介绍了如何排查线上服务器CPU使用率过高的问题,如果大家感兴趣,后面可以再介绍一些关于LOAD飙高、频繁GC等问题的排查手段。

关于本次问题排查,你有什么想说的呢?欢迎交流。

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