Dubbo踩坑记:CPU突然飙升到300%,Dubbo活动线程数直接飙到1000

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背景:

新功能开发测试完成后,准备发布上线,当发布完第三台机器时,监控显示其中一台机器CPU突然飙升到300%,Dubbo活动线程数直接飙到1000+,不得不停止发布,立马回滚出问题的机器

回滚之后恢复正常,继续观察另外两台已经发布的机器,最终,无一幸免,只能全部回滚了。


定位问题:

监控日志分析

首先查看故障时间点的应用日志,发现大量方法耗时较久,其中filterMission方法尤为显著,耗时长达30S+。

说明下,filterMission是当前服务中QPS较高的接口(日均调用量2个亿),所以导致故障的可能性也较高。

于是重新review了一遍filterMission的实现,其中并无复杂的计算逻辑,没有大量数据的处理逻辑,也不存在锁的争用,本次需求更是不涉及filterMission的改造,排除filterMission导致故障发生。

从日志中也可以发现,大量请求发生超时,这些都只能说明系统负载过重,并不能定位问题的症结所在。

Code Review
从应用日志找不到原因所在,只能再做一次code review了。

首先检查系统中是否存在同步代码逻辑的使用,主要是为了排除发生死锁的可能;检查具有复杂运算逻辑的代码;同时,将本次修改的代码和上一版本进行比对,也没找出什么问题。(事实证明,Review不够仔细)

线程Dump分析
到此,从日志中暂时也分析不出问题,盲目看代码也无法具体定位问题了,现在只能重新发布一台机器,出现问题时让运维将应用程序的线程堆栈dump出来,分析jstack文件。开始分析dump文件前,先巩固下基础吧。

线程状态

图中各状态说明:

New: 新建状态,当线程对象创建时存在的状态;

Runnable:ready-to-run,可运行状态,调用thread.start()后,线程变成为Runnable状态,还需要获得CPU才能运行;

Running:正在运行,当调用Thread.yield()或执行完时间片,CPU会重新调度;注意:Thread.yield()调用之后,线程会释放CPU,但是CPU重新调度可能让线程重新获得时间片。

Waiting:调用thread.join()、object.wait()和LockSupport.park()线程都会进入该状态,表明线程正处于等待某个资源或条件发生来唤醒自己;

thread.join()、object.wait()需要Object的notify()/notifyAll()或发生中断来唤醒,LockSupport.park()需要LockSupport.unpark()来唤醒,这些方法使线程进入Runnable状态,参与CPU调度。

thread.join():作用是等待线程thread终止,只有等thread执行完成后,主线程才会继续向下执行;

从join()实现可知,主线程调用thread.join()之后,只有thread.isAlive()返回true,才会调用object.wait()使主线程进入等待状态

也就是说,thread.start()未被调用,或thread已经结束,object.wait()都不会被调用。也就是说,必须先启动线程thread,调用thread.join()才会生效;

若主线程在waiting状态被唤醒,会再次判断thread.isAlive(),若为true,继续调用object.wait()使进入waiting状态,直到thread终止,thread.isAlive()返回false。

object.wait():作用是使线程进入等待状态,只有线程持有对象上的锁,才能调用该对象的wait(),线程进入等待状态后会释放其持有的该对象上的锁,但会仍然持有其它对象的锁。

若其他线程想要调用notify()、notifyAll()唤醒该线程,也需要持有该对象的锁。

LockSupport.park():挂起当前线程,不参与线程调度,除非调用LockSupport.unpark()重新参与调度。

Timed_Waiting:调用Thread.sleep(long)、LockSupport.parkNanos(long)、thread.join(long)或obj.wait(long)等都会使线程进入该状态,与Waiting的区别在于Timed_Waiting的等待有时间限制;

Thread.sleep():让当前线程停止运行指定的毫秒数,该线程不会释放其持有的锁等资源。

Blocked:指线程正在等待获取锁,当线程进入synchronized保护的代码块或方法时,没有获取到锁,则会进入该状态;或者线程正在等待I/O,也会进入该状态。注意,java中Lock对象不会使线程进入该状态。

Dead:线程执行完毕,或者抛出了未捕获的异常之后,会进入dead状态,表示该线程结束。

上图中某些状态只是为了方便说明,实际并不存在,如running/sleeping,java中明确定义的线程状态值有如下几个:

NEW、RUNNABLE、BLOCKED、WAITING、TIMED_WAITING、TERMINATED
  • 1

分析jstack日志
大量dubbo线程处于WAITING状态,看日志:

"DubboServerHandler-172.24.16.78:33180-thread-1220" #1700 daemon prio=5 os_prio=0 tid=0x00007f3394988800 nid=0x4aae waiting on condition [0x00007f32d75c0000]
   java.lang.Thread.State: WAITING (parking)
    at sun.misc.Unsafe.park(Native Method)
    - parking to wait for  <0x00000000866090c0> (a java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer$ConditionObject)
    at java.util.concurrent.locks.LockSupport.park(LockSupport.java:175)
    at java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer$ConditionObject.await(AbstractQueuedSynchronizer.java:2039)
    at java.util.concurrent.ScheduledThreadPoolExecutor$DelayedWorkQueue.take(ScheduledThreadPoolExecutor.java:1081)
    at java.util.concurrent.ScheduledThreadPoolExecutor$DelayedWorkQueue.take(ScheduledThreadPoolExecutor.java:809)
    at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.getTask(ThreadPoolExecutor.java:1067)
    at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.runWorker(ThreadPoolExecutor.java:1127)
    at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$Worker.run(ThreadPoolExecutor.java:617)
    at java.lang.Thread.run(Thread.java:745)

由日志可知道,线程“DubboServerHandler-172.24.16.78:33180-thread-1220”处于WAITING状态

主要原因是线程从线程池队列中取任务来执行,但线程池为空,最终调用了LockSupport.park使线程进入等待状态,需要等待队列非空的通知。

设想一下,什么时候会新创建新线程来处理请求?结合jdk线程池实现可知,当新请求到来时,若池中线程数量未达到corePoolSize,线程池就会直接新建线程来处理请求。

根据jstack日志,有195个dubbo线程从ScheduledThreadPoolExecutor中取任务导致处于WAITING状态,按理这些dubbo线程只负责处理客户端请求,不会处理调度任务,为什么会去调度任务线程中取任务呢?这里暂时抛出这个问题吧,我也不知道答案,希望有大神帮忙解答。

还有另外一部分WAITING状态的线程,看日志:

"DubboServerHandler-172.24.16.78:33180-thread-1489" #1636 daemon prio=5 os_prio=0 tid=0x00007f33b0122800 nid=0x48ec waiting on condition [0x00007f32db600000]
   java.lang.Thread.State: WAITING (parking)
    at sun.misc.Unsafe.park(Native Method)
    - parking to wait for  <0x0000000089d717a8> (a java.util.concurrent.SynchronousQueue$TransferStack)
    at java.util.concurrent.locks.LockSupport.park(LockSupport.java:175)
    at java.util.concurrent.SynchronousQueue$TransferStack.awaitFulfill(SynchronousQueue.java:458)
    at java.util.concurrent.SynchronousQueue$TransferStack.transfer(SynchronousQueue.java:362)
    at java.util.concurrent.SynchronousQueue.take(SynchronousQueue.java:924)
    at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.getTask(ThreadPoolExecutor.java:1067)
    at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.runWorker(ThreadPoolExecutor.java:1127)
    at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$Worker.run(ThreadPoolExecutor.java:617)
    at java.lang.Thread.run(Thread.java:745)

这部分dubbo线程主要是因为从ThreadPoolExecutor取任务来执行时被挂起(309个线程),这些线程正常处理完第一个请求后,就会回到线程池等待新的请求。

由于这里使用newFixedThreadPool作为dubbo请求处理池,因此每个新请求默认都会创建新线程来处理,除非达到池的限定值。只有达到线程池最大线程数量,新的请求来临才会被加入任务队列,哪些阻塞在getTask()的线程才会得到复用。

此外,还有大量dubbo线程处于BLOCKED状态,看日志:

"DubboServerHandler-172.24.16.78:33180-thread-236" #1727 daemon prio=5 os_prio=0 tid=0x00007f336403b000 nid=0x4b8b waiting for monitor entry [0x00007f32d58a4000]
   java.lang.Thread.State: BLOCKED (on object monitor)
    at org.apache.logging.log4j.core.appender.rolling.RollingFileManager.checkRollover(RollingFileManager.java:149)
    - waiting to lock <0x0000000085057998> (a org.apache.logging.log4j.core.appender.rolling.RollingRandomAccessFileManager)
    at org.apache.logging.log4j.core.appender.RollingRandomAccessFileAppender.append(RollingRandomAccessFileAppender.java:88)
    at org.apache.logging.log4j.core.config.AppenderControl.tryCallAppender(AppenderControl.java:155)
    at org.apache.logging.log4j.core.config.AppenderControl.callAppender0(AppenderControl.java:128)
    at org.apache.logging.log4j.core.config.AppenderControl.callAppenderPreventRecursion(AppenderControl.java:119)
    at org.apache.logging.log4j.core.config.AppenderControl.callAppender(AppenderControl.java:84)
    at org.apache.logging.log4j.core.config.LoggerConfig.callAppenders(LoggerConfig.java:390)
    at org.apache.logging.log4j.core.config.LoggerConfig.processLogEvent(LoggerConfig.java:375)
    at org.apache.logging.log4j.core.config.LoggerConfig.log(LoggerConfig.java:359)
    at org.apache.logging.log4j.core.config.LoggerConfig.log(LoggerConfig.java:349)
    at org.apache.logging.log4j.core.config.AwaitCompletionReliabilityStrategy.log(AwaitCompletionReliabilityStrategy.java:63)
    at org.apache.logging.log4j.core.Logger.logMessage(Logger.java:146)
    at org.apache.logging.log4j.spi.AbstractLogger.logMessage(AbstractLogger.java:
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