回忆录: 一次GC引发的产品事故

背景

事故发生在某个工作日下午,初诊症状为页面响应时间巨长,没有任何反应,页面一直处于加载状态中,根据后端监控平台显示,相关服务的所有实例CPU占用率达到100%,为了快速恢复服务,及时止损,果断决定在负载均衡后,依次重启一半的实例,然后再进一步观察是否能处理正常的业务流量,不幸中的万幸,这招管用了,如果不管用,可能就需要通过蓝绿部署进行回滚操作了(但这样会将最新版本的一些功能进行回滚)。但这种管用是临时还是永久的呢?


根因分析

难道万能的重启大法能治百病?当然不是,任何一次产品事故都是难道的学习机会,往往这样的经验还非常的宝贵,于是根因分析必不可少。我们很快在服务暂时恢复正常后,即刻开始了进一步的调查工作?通过分布式追踪平台,很快定位到了调用链上面有问题的服务,针对有问题的服务进行进一步分析,CPU占用率100%往往只是表象,导致它的原因才是我们真正关心的点;如下图,根据可视化的日志,发现频繁的Full GC占用了大量的CPU时间片,并且Stop the world,挂起了应用进程,导致服务可用性的降低:

GC.png

在GC策略上面,我们的服务默认都是选择的CMS,在可达性分析的时候, 一般会经历下面三个阶段:

  • 初始标记(只标记与GC Root直接相关的节点,单GC线程, 短暂的应用停顿)
  • 并发标记(GC进程和业务进程并发运行,没有停顿应用)
  • 重新标记 (防止并发标记过程中,业务进程的更改,并行重新标记和修复,短暂的应用停顿)

整个过程,对比其他类型的GC回收策略(除G1外,JAVA9的默认策略),CMS减少回收停顿时间,应用停顿时间应该更短,可用性更高。


image.png

那是什么导致的Full GC呢?

  • 显示调用system.gc()?
  • 内存不足?
  • 统计得到的Minor GC晋升到老年代的平均大小大于老年代的剩余空间?

诊断结果为内存不足造成的,那么内存不足又分为不同类型的内存,比如JVM 堆内存(GC主要回收的地方),栈内存,Native内存。

更加进一步的分析为metaspace,Java8后引入了metaspace替换掉了持久代,最主要的不同在于metaspace是直接在Native内存里面分配,不在heap上面,默认可以动态伸缩,具有更高的自由度,具体大小与主机内存有关,当然你也可以通过下面参数设置它的大小-XX:MaxMetaspaceSize

如下图, metaspace的空间随着时间的推移,逐步增加,直到服务器重启后才得到释放。

metaspace.png

为什么会造成metaspace leak?

根据上面的我们掌握的信息,我们已经可以断定,同样的问题,随着时间的推移,还会不断重现。由于我们进行了如下的步骤:

  • 问题重现,在产品环境下,将产品日志经过一定清洗之后(保证操作不会产生脏数据或者副作用),下载下来,通过Jmeter模拟多用户并发访问的真实场景,访问Inactive的服务实例,随着访问量的上升,加速事故重现的概率。
  • 内存泄露分析,多次下载heap dump, 分析泄露的classes或者classloaders,最后发现了大量的类似class,被重复加载。
  • 二分法排错, 在代码级别上面,进行二分法排错,最后锁定了问题。

根本原因:在某次发布时,升级了一个包,那个包里面包含了一个很老版本的JAXB库,由于历史原因没有遵守maven version的规范,它的version类似2.X.X.1,而不是正常的release version格式:major.minor.bugfix,于是maven在处理版本冲突的时候,选择了较老版本的库,最后这个库,在具体的业务场景下,不断的重复创建并加载相关的类信息,不断占用metaspace的空间, 导致Full GC,造成100%CPU。


参考

https://stackoverflow.com/questions/40346869/how-to-analyze-memory-leaks-in-java-8-compressed-class-space

http://java.jiderhamn.se/2011/12/11/classloader-leaks-i-how-to-find-classloader-leaks-with-eclipse-memory-analyser-mat/

https://books.sonatype.com/mvnref-book/reference/pom-relationships-sect-pom-syntax.html

https://docs.oracle.com/middleware/1212/core/MAVEN/maven_version.htm#MAVEN8855

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