线上性能问题初步排查方法

本文首发于并发网，作者：方腾飞

引言

有时候有很多问题只有在线上或者预发环境才能发现，而线上又不能Debug，所以线上问题定位就只能看日志，系统状态和Dump线程，本文只是简单的介绍一些常用的工具，帮助定位线上问题。

问题定位

1: 首先使用TOP命令查看每个进程的情况，显示如下：

top - 22:27:25 up 463 days, 12:46, 1 user, load average: 11.80, 12.19, 11.79
 Tasks: 113 total, 5 running, 108 sleeping, 0 stopped, 0 zombie
 Cpu(s): 62.0%us, 2.8%sy, 0.0%ni, 34.3%id, 0.0%wa, 0.0%hi, 0.7%si, 0.2%st
 Mem: 7680000k total, 7665504k used, 14496k free, 97268k buffers
 Swap: 2096472k total, 14904k used, 2081568k free, 3033060k cached
PID USER PR NI VIRT RES SHR S %CPU %MEM TIME+ COMMAND
 31177 admin 18 0 5351m 4.0g 49m S 301.4 54.0 935:02.08 java
 31738 admin 15 0 36432 12m 1052 S 8.7 0.2 11:21.05 nginx-proxy

我们的程序是Java应用，所以只需要关注COMMAND是Java的性能数据，COMMAND表示启动当前进程的命令，在Java进程这一行里可以看到CPU利用率是300％，不用担心，这个是当前机器所有核加在一起的CPU利用率。

2: 再使用Top的交互命令数字1查看每个CPU的性能数据。

top - 22:24:50 up 463 days, 12:43, 1 user, load average: 12.55, 12.27, 11.73
 Tasks: 110 total, 3 running, 107 sleeping, 0 stopped, 0 zombie
 Cpu0 : 72.4%us, 3.6%sy, 0.0%ni, 22.7%id, 0.0%wa, 0.0%hi, 0.7%si, 0.7%st
 Cpu1 : 58.7%us, 4.3%sy, 0.0%ni, 34.3%id, 0.0%wa, 0.0%hi, 2.3%si, 0.3%st
 Cpu2 : 53.3%us, 2.6%sy, 0.0%ni, 34.1%id, 0.0%wa, 0.0%hi, 9.6%si, 0.3%st
 Cpu3 : 52.7%us, 2.7%sy, 0.0%ni, 25.2%id, 0.0%wa, 0.0%hi, 19.5%si, 0.0%st
 Cpu4 : 59.5%us, 2.7%sy, 0.0%ni, 31.2%id, 0.0%wa, 0.0%hi, 6.6%si, 0.0%st
 Mem: 7680000k total, 7663152k used, 16848k free, 98068k buffers
 Swap: 2096472k total, 14904k used, 2081568k free, 3032636k cached

命令行显示了CPU4，说明这是一个5核的虚拟机，平均每个CPU利用率在60％以上。如果这里显示CPU利用率100％，则很有可能程序里写了一个死循环。这些参数的含义，可以对比下表：

3: 使用Top的交互命令H查看每个线程的性能信息。

PID USER PR NI VIRT RES SHR S %CPU %MEM TIME+ COMMAND
 31558 admin 15 0 5351m 4.0g 49m S 12.2 54.0 10:08.31 java
 31561 admin 15 0 5351m 4.0g 49m R 12.2 54.0 9:45.43 java
 31626 admin 15 0 5351m 4.0g 49m S 11.9 54.0 13:50.21 java
 31559 admin 15 0 5351m 4.0g 49m S 10.9 54.0 5:34.67 java
 31612 admin 15 0 5351m 4.0g 49m S 10.6 54.0 8:42.77 java
 31555 admin 15 0 5351m 4.0g 49m S 10.3 54.0 13:00.55 java
 31630 admin 15 0 5351m 4.0g 49m R 10.3 54.0 4:00.75 java
 31646 admin 15 0 5351m 4.0g 49m S 10.3 54.0 3:19.92 java
 31653 admin 15 0 5351m 4.0g 49m S 10.3 54.0 8:52.90 java
 31607 admin 15 0 5351m 4.0g 49m S 9.9 54.0 14:37.82 java

在这里可能会出现三种情况：

1. 第一种情况，某个线程一直CPU利用率100％，则说明是这个线程有可能有死循环，那么请记住这个PID。
2. 第二种情况，某个线程一直在TOP十的位置，这说明这个线程可能有性能问题。
3. 第三种情况，CPU利用率TOP几的线程在不停变化，说明并不是由某一个线程导致CPU偏高。

如果是第一种情况，也有可能是GC造成，我们可以用jstat命令看下GC情况,看看是不是因为持久代或年老代满了，产生Full GC，导致CPU利用率持续飙高，命令如下。

sudo /opt/java/bin/jstat -gcutil 31177 1000 5
 S0 S1 E O P YGC YGCT FGC FGCT GCT
 0.00 1.27 61.30 55.57 59.98 16040 143.775 30 77.692 221.467
 0.00 1.27 95.77 55.57 59.98 16040 143.775 30 77.692 221.467
 1.37 0.00 33.21 55.57 59.98 16041 143.781 30 77.692 221.474
 1.37 0.00 74.96 55.57 59.98 16041 143.781 30 77.692 221.474
 0.00 1.59 22.14 55.57 59.98 16042 143.789 30 77.692 221.481

我们还可以把线程Dump下来，看看究竟是哪个线程，执行什么代码造成的CPU利用率高。执行以下命令，把线程dump到文件dump17里。

sudo -u admin /opt/java/bin/jstack  31177 > /home/tengfei.fangtf/dump17

dump出来内容的类似下面这段：

"http-0.0.0.0-7001-97" daemon prio=10 tid=0x000000004f6a8000 nid=0x555e in Object.wait() [0x0000000052423000]
   java.lang.Thread.State: WAITING (on object monitor)
        at java.lang.Object.wait(Native Method)
        - waiting on  (a org.apache.tomcat.util.net.AprEndpoint$Worker)
        at java.lang.Object.wait(Object.java:485)
        at org.apache.tomcat.util.net.AprEndpoint$Worker.await(AprEndpoint.java:1464)
        - locked  (a org.apache.tomcat.util.net.AprEndpoint$Worker)
        at org.apache.tomcat.util.net.AprEndpoint$Worker.run(AprEndpoint.java:1489)
        at java.lang.Thread.run(Thread.java:662)

dump出来的线程ID（nid）是十六进制的，而我们用TOP命令看到的线程ID是10进制的，所以我们要printf命令转换一下进制。然后用16进制的ID去dump里找到对应的线程。

printf "%x\n" 31558
 输出：7b46

优化实战

1：查看下TCP连接状态，建立了800多个连接，需要尽量降低ESTABLISHED。

[tengfei.fangtf@ifeve ~]$ netstat -nat | awk '{print $6}' | sort | uniq -c | sort -n
 1 established)
 1 Foreign
 3 CLOSE_WAIT
 7 CLOSING
 14 FIN_WAIT2
 25 LISTEN
 39 LAST_ACK
 609 FIN_WAIT1
 882 ESTABLISHED
 10222 TIME_WAIT 

2：用jstack dump看看这些线程都在做什么。

sudo -u admin /opt/ifeve/java/bin/jstack 31177 > /home/tengfei.fangtf/dump17

3：统计下所有线程分别处于什么状态，发现大量线程处于WAITING(onobjectmonitor)状态

[tengfei.fangtf@ifeve ~]$ grep java.lang.Thread.State dump17 | awk '{print $2$3$4$5}' | sort | uniq -c
 39 RUNNABLE
 21 TIMED_WAITING(onobjectmonitor)
 6 TIMED_WAITING(parking)
 51 TIMED_WAITING(sleeping)
 305 WAITING(onobjectmonitor)
 3 WAITING(parking)

4：查看处于WAITING(onobjectmonitor)的线程信息，主要是jboss的工作线程在await。

"http-0.0.0.0-7001-97" daemon prio=10 tid=0x000000004f6a8000 nid=0x555e in Object.wait() [0x0000000052423000]
 java.lang.Thread.State: WAITING (on object monitor)
 at java.lang.Object.wait(Native Method)
 - waiting on <0x00000007969b2280> (a org.apache.tomcat.util.net.AprEndpoint$Worker)
 at java.lang.Object.wait(Object.java:485)
 at org.apache.tomcat.util.net.AprEndpoint$Worker.await(AprEndpoint.java:1464)
 - locked <0x00000007969b2280> (a org.apache.tomcat.util.net.AprEndpoint$Worker)
 at org.apache.tomcat.util.net.AprEndpoint$Worker.run(AprEndpoint.java:1489)
 at java.lang.Thread.run(Thread.java:662)

5：找到jboss的线程配置信息，将maxThreads降低到100

<maxThreads="250" maxHttpHeaderSize="8192"
 emptySessionPath="false" minSpareThreads="40" maxSpareThreads="75" maxPostSize="512000" protocol="HTTP/1.1"
 enableLookups="false" redirectPort="8443" acceptCount="200" bufferSize="16384"
 connectionTimeout="15000" disableUploadTimeout="false" useBodyEncodingForURI="true">

6：重启jboss，再dump线程信息，然后统计，WAITING(onobjectmonitor)的线程减少了170。

[tengfei.fangtf@ifeve ~]$ grep java.lang.Thread.State dump17 | awk '{print $2$3$4$5}' | sort | uniq -c
 44 RUNNABLE
 22 TIMED_WAITING(onobjectmonitor)
 9 TIMED_WAITING(parking)
 36 TIMED_WAITING(sleeping)
 130 WAITING(onobjectmonitor)
 1 WAITING(parking)

其他命令

• 查看CPU信息 cat /proc/cpuinfo
• 查看内存信息 cat /proc/meminfo
• 查看Java线程数 ps -eLf | grep java -c
• 查看linux系统里打开文件描述符的最大值 ulimit -u
• 找到日志里TOP10的异常：grep ‘Exception’ /home/admin/logs/XX.log |awk -F':|,’ ‘{print $2}’|sort |uniq -c |sort -nr|head -10，找到之后可以再用-A 2 -B 2，看定位出日志的前面2行和后面两行。