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通过btrace排查线上频繁Full GC的case

mochixuan / 929人阅读

摘要:概述又是一次因为线上报警机制开启的排查问题之旅。的常见使用场景有分析哪些方法调用,获取其调用栈接口性能差,分析耗时情况当出现异常时,分析方法的运行时参数线上有一个大对象,查看其内容安装使用依赖于,首先要安装好并配置的环境变量。

概述

又是一次因为线上报警机制开启的排查问题之旅。某日,钉钉机器人疯狂报警:

接着就是申请机器权限去排查问题,既然是频繁Full GC,那我们排查问题的思路就应该是找到引起Full GC的原因。引起频繁Full GC的常见原因有这么几点:

堆外内存达到阈值,将会调用System.gc()来做一次Full GC。这里说的堆外内存主要说的是nio下的DirectByteBuffer,它会通过Unsafe接口通过os::malloc来分配内存,然后将内存的起始地址和大小存到DirectByteBuffer对象中,只有当DirectByteBuffer被回收掉之后堆外内存才可能被回收。具体堆外内存回收的细节大家可以看下笨神的JVM源码分析之堆外内存完全解读.

项目中显示或隐式的调用了System.gc()。System.gc的详情可见链接描述

老年代可用空间不够了,导致它的原因有多种,但是常见的排查思路通过mat去分析堆内存dump文件。

定位Full GC的原因

gc日志永远都是我们排查gc问题最好的工具,所以强烈建议大家在线上配置-XX:+PrintGCDetails -Xloggc:/data/logs/gc.log方便我们去定位问题。由于当前项目没有配置,只好用jstat -gccause去监测,博主监测了五分钟左右,得到如下信息:新生代、老年代、元空间内存还很多,FGC涨了9次,并且对应的LGCC都显示为System.gc.由于虚拟机参数并没有去配置-XX:MaxDirectMemorySize,所以其堆外内存受限于当前物理机内存,故我们可以通过top去查看进程占了多少内存和通过free -m查看空闲内存(当然visualvm的插件和perftools都是查看堆外内存使用情况很好的工具,不了解自行谷歌)。经过内存分析和业务分析之后,初步断定不是堆外内存导致的,而是由项目中有调用System.gc().

如何查找项目哪里有调用Full GC呢

首先对项目全局进行搜索System.gc(),如果没有查到,那么就很可能是依赖的jar包里存在调用,如何在jar包中查找呢?在这里给大家推荐一款插件Btracegithub地址。BTrace是Java的安全可靠的动态跟踪工具。 他的工作原理是通过 instrument + asm 来对正在运行的java程序中的class类进行动态增强。说他是安全可靠的,是因为它对正在运行的程序是只读的。也就是说,他可以插入跟踪语句来检测和分析运行中的程序,不允许对其进行修改。因此他存在一些限制:

不能创建对象

不能创建数组

不能抛出和捕获异常

不能调用任何对象方法和静态方法

不能给目标程序中的类静态属性和对象的属性进行赋值

不能有外部、内部和嵌套类

不能有同步块和同步方法

不能有循环(for, while, do..while)

不能继承任何的类

不能实现接口

不能包含assert断言语句

根据官方声明,不恰当的使用Btrace会导致jvm崩溃,所以在上生产环境之前,一定要在本地充分验证脚本的正确性。Btrace的常见使用场景有:

分析哪些方法调用System.gc,获取其调用栈

接口性能差,分析耗时情况

当出现异常时,分析方法的运行时参数

线上有一个大对象ArrayList,查看其内容

安装使用Btrace

Btrace依赖于JDK,首先要安装好JDK并配置JDK的环境变量。

1.下载安装包

下载地址:https://github.com/btraceio/btrace/releases/tag/v1.3.11

2.解压缩


修改目录权限:

3.配置环境变量

然后source更新环境变量
4.编写btrace脚本

import static com.sun.btrace.BTraceUtils.jstack;
import static com.sun.btrace.BTraceUtils.println;
import static com.sun.btrace.BTraceUtils.str;
import static com.sun.btrace.BTraceUtils.strcat;
import static com.sun.btrace.BTraceUtils.timeMillis;

import com.sun.btrace.annotations.BTrace;
import com.sun.btrace.annotations.Kind;
import com.sun.btrace.annotations.Location;
import com.sun.btrace.annotations.OnMethod;
import com.sun.btrace.annotations.TLS;
@BTrace
public class MyTest {
    @OnMethod(clazz = "java.lang.System", method = "gc" )
    public static void startMethod(){
        println("****************************************");
        jstack();
        println("****************************************");
    }
    @OnMethod(clazz = "java.lang.System", method = "gc", location = @Location(Kind.RETURN))
    public static void endMethod(){
        println("=========================================");
        jstack();
        println("=========================================");
    }
}

5.运行btrace

通过jps -l获得进程的pid,然后通过 btrace >> gc.txt & 以后台任务的方式去开启btrace脚本监听对应进程,将对应的栈信息保存到gc.txt中。
6.关闭btrace

经过长达一天的监控,终于抓到了对应的调用栈:


原因是项目中用到了jxl的Workbook来做Excel相关的功能,每次关闭Workbook的时候都会调用System.gc

至此,我们就已经抓住了导致频繁Full GC的鬼了,改动方法也特别简单,在构造WorkBook的时候,将其成员变量WorkbookSettings的成员变量gcDisabled设置为true即可避免此问题,或者添加vm参数-Djxl.nogc=true(不太推荐).

总结

每次排查问题的时候遇到了很多困难,在总结的时候却又不知道该说些什么~.~。特别感谢提供帮助的笨神、阿飞和零度。

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