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排查 Linux cup 飙升问题

2023-11-12

提示：文章写完后，目录可以自动生成，如何生成可参考右边的帮助文档

前言

如果我们项目在linux上部署成功并正常运行，但是发现linux的cpu飙升。这时就需要对cpu飙升问题进行排查。以下是排查方法。

  • Java 进程cpu飙升问题
  • Mysql 进程cup飙升

Java 执行过程

一、使用 top 命令

示例：pandas 是基于NumPy 的一种工具，该工具是为了解决数据分析任务而创建的。
top命令可以动态地持续监听进程运行情况，默认情况下是按照cpu的使用率倒叙排序。所以我们直接看排在最前面的java进程就可以。

代码如下（示例）：

[root@mtjg-149 ~]# top

在这里插入图片描述

通过结果可以看出第一行的java进程cpu使用率最高，占比75.5%.这样我们就可以得到cpu占比高的进程ID。PID=13369.
我们也可以通过grep筛选java进程。

[root@mtjg-149 ~]# top | grep java                                                                                         
13369 root      20   0 7030220  90936  12112 S  68.8  0.6   1:29.55 java                                                                                         
 8793 root      20   0 6953320 898624  14596 S   1.0  5.5   2169:10 java                                                                                         
26108 root      20   0 6908128 859776  14552 S   1.0  5.3   2094:55 java                                                                                         
28879 root      20   0 6959496 762248  14556 S   1.0  4.7 756:23.38 java                                                                                         
30804 root      20   0 6986348   1.4g  14616 S   0.3  9.0  13869:03 java                                                                                         
13369 root      20   0 7030220  90936  12112 S  63.9  0.6   1:31.48 java                                                                                         
28879 root      20   0 6959496 762248  14556 S   1.0  4.7 756:23.41 java                                                                                         
26108 root      20   0 6908128 859776  14552 S   0.7  5.3   2094:55 java                                                                                         
13369 root      20   0 7030220  90936  12112 S  52.2  0.6   1:33.05 java                                                                                         
26108 root      20   0 6908128 859776  14552 S   1.0  5.3   2094:55 java                                                                                         
28879 root      20   0 6959496 762248  14556 S   1.0  4.7 756:23.44 java                                                                                         
 8793 root      20   0 6953320 898624  14596 S   0.7  5.5   2169:10 java                                                                                         
29341 root      20   0 5412616 438676  11176 S   0.3  2.7 425:22.94 java

二、使用ps命令查看cpu占比高的PID

我们通过ps命令查看该进程对应的哪个线程占用cpu资源比较高。

[root@mtjg-149 ~]# ps -mp 13369 -o THREAD,tid,time
USER     %CPU PRI SCNT WCHAN  USER SYSTEM   TID     TIME
root     63.7   -    - -         -      -     - 00:04:57
root      0.0  19    - futex_    -      - 13369 00:00:00
root     63.4  19    - n_tty_    -      - 13370 00:04:56
root      0.0  19    - futex_    -      - 13371 00:00:00
root      0.0  19    - futex_    -      - 13372 00:00:00
root      0.0  19    - futex_    -      - 13373 00:00:00
root      0.0  19    - futex_    -      - 13374 00:00:00
root      0.0  19    - futex_    -      - 13375 00:00:00
root      0.0  19    - futex_    -      - 13376 00:00:00
root      0.0  19    - futex_    -      - 13377 00:00:00
root      0.0  19    - futex_    -      - 13378 00:00:00
root      0.0  19    - futex_    -      - 13379 00:00:00
root      0.0  19    - futex_    -      - 13380 00:00:00
root      0.0  19    - futex_    -      - 13381 00:00:00
root      0.0  19    - futex_    -      - 13382 00:00:00
root      0.0  19    - futex_    -      - 13383 00:00:00
root      0.0  19    - futex_    -      - 13384 00:00:00
root      0.0  19    - futex_    -      - 13385 00:00:00
root      0.0  19    - futex_    -      - 13386 00:00:00
root      0.0  19    - futex_    -      - 13387 00:00:00
root      0.0  19    - futex_    -      - 13388 00:00:00

通过上面可以看到第一行为总进程信息，显示cpu的总占比。下面几行是该进程中每条线程的对应信息与cpu占比。我们可得到对应的线程ID为13370对cpu占比比较高。所以我们需要对TID=13379线程进行分析。
我们也可以使用top -Hp [进程号]命令查询下面对应的线程，获取占比较高的线程ID。

三、将对应的TID转换为16进制

我们分析java线程会使用到jdk自带的jstack工具，该工具需要16进制的线程ID进行筛选，所以我们需要把需要分析的线程ID转换为16进制。

[root@mtjg-149 ~]# printf "%x\n" 13370
343a

我们可以看到13370的16进制为343a

四、使用jdk自带的命令jstack，拉出指定线程的堆栈信息

[root@mtjg-149 ~]# jstack 13369 |grep 343a -A150
"main" #1 prio=5 os_prio=0 tid=0x00007f5dc0009800 nid=0x343a runnable [0x00007f5dc8457000]
   java.lang.Thread.State: RUNNABLE
	at java.io.FileOutputStream.writeBytes(Native Method)
	at java.io.FileOutputStream.write(FileOutputStream.java:326)
	at java.io.BufferedOutputStream.flushBuffer(BufferedOutputStream.java:82)
	at java.io.BufferedOutputStream.flush(BufferedOutputStream.java:140)
	- locked <0x00000006c7c27f50> (a java.io.BufferedOutputStream)
	at java.io.PrintStream.write(PrintStream.java:482)
	- locked <0x00000006c7c0c380> (a java.io.PrintStream)
	at sun.nio.cs.StreamEncoder.writeBytes(StreamEncoder.java:221)
	at sun.nio.cs.StreamEncoder.implFlushBuffer(StreamEncoder.java:291)
	at sun.nio.cs.StreamEncoder.flushBuffer(StreamEncoder.java:104)
	- locked <0x00000006c7c0b060> (a java.io.OutputStreamWriter)
	at java.io.OutputStreamWriter.flushBuffer(OutputStreamWriter.java:185)
	at java.io.PrintStream.newLine(PrintStream.java:546)
	- locked <0x00000006c7c0c380> (a java.io.PrintStream)
	at java.io.PrintStream.println(PrintStream.java:737)
	- locked <0x00000006c7c0c380> (a java.io.PrintStream)
	at WileDemo.main(WileDemo.java:8)

"VM Thread" os_prio=0 tid=0x00007f5dc0081000 nid=0x3443 runnable 

"GC task thread#0 (ParallelGC)" os_prio=0 tid=0x00007f5dc001e800 nid=0x343b runnable 

"GC task thread#1 (ParallelGC)" os_prio=0 tid=0x00007f5dc0020800 nid=0x343c runnable 

"GC task thread#2 (ParallelGC)" os_prio=0 tid=0x00007f5dc0022800 nid=0x343d runnable 

"GC task thread#3 (ParallelGC)" os_prio=0 tid=0x00007f5dc0024000 nid=0x343e runnable 

"GC task thread#4 (ParallelGC)" os_prio=0 tid=0x00007f5dc0026000 nid=0x343f runnable 

"GC task thread#5 (ParallelGC)" os_prio=0 tid=0x00007f5dc0028000 nid=0x3440 runnable 

"GC task thread#6 (ParallelGC)" os_prio=0 tid=0x00007f5dc0029800 nid=0x3441 runnable 

"GC task thread#7 (ParallelGC)" os_prio=0 tid=0x00007f5dc002b800 nid=0x3442 runnable 

"VM Periodic Task Thread" os_prio=0 tid=0x00007f5dc00d1000 nid=0x344c waiting on condition 

JNI global references: 202

[root@mtjg-149 ~]#

jstack 13369 |grep 343a -A150
该命令中 13369 代表着进程ID，343a代表着线程ID的16进制，-A150代表着列出最多150行堆栈信息。

五、对显示的堆栈信息进行分析

这一步是最难的一步，也是对研发人员要求最高的一部，需要研发人员有大量的经验。
这里的堆栈信息可以看到是在WileDemo类中main方法的第8行出现问题，我这里是在此处写了个while死循环。
在这里插入图片描述

总结

每一个项目出现cpu占比过高的原因都不尽相同，在这里总结了常见的cpu飙升的原因

  1. while死循环，或者循环次数超大的循环。
  2. 超大的运算，如超大的浮点运算。
  3. 频繁的Young GC。如大量的json数据转实体对象。
  4. 多线程连接池，线程频繁地切换。我们使用top命令时可以看到CPU(s)一行，如果us用户空间占比过高，则说明是程序线程计算高引起的，通过堆栈分析可以找到原因；如果sy内核空间占比过高，那么一般是由于线程上下文切换引起的。

Mysql 执行过程

一、使用 top 命令

如 Java 执行过程一样，先使用 top 命令查看占比高的进程是不是 mysqld，如果是 mysqld 则表示 mysql 问题。

二、使用 SHOW PROCESSLIST 语句

当 Mysql 的 CPU 使用率 过高的时候，不要盲目开启慢日志，开启慢日志可能会让 Mysql 推向崩溃。
一般是使用 SHOW PROCESSLIST 语句，定位大量存在的相同的 SQL 语句。对这些 SQL 语句进行针对性的分析。可能引起问题的原因通常是索引、锁、查询大量字段、大表等。

SHOW PROCESSLIST;

执行结果：
在这里插入图片描述

三、添加缓存

对于一些查询频率过高的 SQL 语句，针对性的添加到 redis 缓存，降低 Msql 的压力。
如果执行 SHOW PROCESSLIST 操作查到 sql 语句，发现该 sql 语句并不慢查询，或者优化 sql 语句之后 CPU 运行占比依然很高。那么我们就需要考虑使用添加缓存的方式减轻数据库的压力。

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