在生产环境中,有时会遇到一些CPU占用过高,一直下不去的场景。出现这种情况,可能会导致服务对外中断,服务器超负荷运行影响硬件寿命。这篇文章从实践出发,一步一步地分析如何使用 top 和 jstack 命令快速定位问题代码位置。
top (table of processes) is a task manager program, found in many Unix-like operating systems, that displays information about CPU and memory utilization.
维基百科 解释到,top (进程表)是一个任务管理器程序,可以在许多类 unix 操作系统中找到,它显示有关 CPU 和内存使用情况的信息。
同时,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。比较准确的说,top命令提供了实时的对系统处理器的状态监视.它将显示系统中CPU最“敏感”的任务列表.该命令可以按 CPU使用 、 内存使用 和 执行时间 对任务进行排序。
上图是一个 centos 7 系统,执行top命令后瞬时的展示信息。
一般linux系统会自带top命令,还有另外一个命令行工具 htop ,有时需要自行安装,它与传统的 top 命令功能一样,但它有更加强大的功能及能显示更多的信息。
jstack prints JAVA stack traces of Java threads for a given Java process or core file or a remote debug server。
oracle官网 解释到,Jstack 打印给定 Java 进程或核心文件或远程调试服务器的 Java 线程的 Java 堆栈跟踪。
对于每个 Java 框架,使用jstack指令将打印完整的类名、方法名、“ bci”(字节码索引)和行号(如果可用)。使用-m 选项,jstack 将打印所有线程的 Java 和本机帧以及“ pc”(程序计数器)。
用法很简单,如下图。
一般说,我们会先使用 jps 命令显示当前所有java进程pid的命令。
$jps
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img-XZxLXjOe-1628255428026)(https://upload-images.jianshu.io/upload_images/26464854-8cd522cd811debd3.png?imageMogr2/auto-orient/strip%7CimageView2/2/w/1240)]
然后再执行对执行进程ID 执行 jstack。
$ jstack 15673
如果明确自己的Java进程ID,当然直接使用 jstack指令即可。
先写一个简单的榨干CPU的例子 CpuDryOutExample.java ,内容相当的easy,就是在无中断条件的循环语句中,不断地执行打印内容操作。
public class CpuDryOutExample {
public static void dryOut() {
while (true) {
System.out.println("dry out utilization rate of cpu");
//do something
}
}
public static void mAIn(String[] args) {
CpuDryOutExample.dryOut();
}
}
$javac CpuDryOutExample.java
输出 CpuDryOutExample.class ,注意最好去掉java文件里面的package,否则编译过程中很有可能会报找不到main方法,当然你编译时特殊处理也行。
将 CpuDryOutExample.class 上传到 Centos 7 服务器上,该服务器已经预先配置好了Java运行环境(JRE),然后执行下面命令运行程序。
$java CpuDryOutExample
此时屏幕疯狂输入 dry out utilization rate
定位的核心是三个步骤
在终端上输入 top 命令
$top
可以明显的看出PID为9573的进程CPU占用率最高,我们使用 htop 命令会更加直观一点。
我们都知道线程是处理器任务调度和执行的基本单位,一个进程下是是包含多个线程。进程粒度还是过大,不便于我们定位到具体的代码位置,我们需要找到具体是哪个线程过度使用CPU。
我们还是使用 top 命令。
//-H 显示线程信息,-p指定pid jstack 线程ID
#$top -Hp 9573
图上可以真正的看出,使CPU使用率暴涨的罪魁祸首是线程 9574。当然使用 htop 我们也能很快的定位到具体线程。
因为线程ID在堆栈日志中是以16进制呈现,我们先进行进制转换。
$printf %s 9574
然后打印堆栈日志到临时文件1.txt
# 注意是进程ID
$jstack 9573 > 1.txt
然后在文件中搜索线程所在位置
//在文件中搜索过滤并打印30条数据
$cat 1.txt | grep -A 30 2566
可以清楚的看到,红框位置就是具体问题代码。
除了使用 top/htop + jstack 命令的方式,我们也可以使用 JMC 快速定位CPU占用率过高的问题,虽然 JMC 确实比前者更加简单高效,但是只能使用JMX实现远程连接,如果部署的服务没有启用JMX是用不上这个工具。
那么回到问题的根源,什么场景会导致CPU占用率过高呢?
序列化和反序列(使用合理的类库)
正则表达式(回溯导致,避免回溯)
频繁GC,GC线程频发执行垃圾回收算法(降低GC频率)
频繁 的线程上下文切换(降低切换的频率,根据业务合理建立线程池)
无限while循环(尽量有限循环,即设置中断条件,让循环执行的慢一点,即 Thead.yield )
频繁创建新对象(合理使用单例)
原文链接:
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