关于jvm:一次线上OOM问题的个人复盘

原创：扣钉日记（微信公众号 ID：codelogs），欢送分享，非公众号转载保留此申明。

上个月，咱们一个 java 服务上线后，偶然会产生内存 OOM(Out Of Memory)问题，但因为 OOM 导致服务不响应申请，健康检查屡次不通过，最初部署平台 kill 了 java 过程，这导致定位这次 OOM 问题也变得艰难起来。

最终，在屡次 review 代码后发现，是 SQL 意外地查出大量数据导致的，如下：

<sql id="conditions">
    <where>
        <if test="outerId != null">
            and `outer_id` = #{outerId}
        </if>
        <if test="orderType != null and orderType !=''">
            and `order_type` = #{orderType}
        </if>
        ...
    </where>
</sql>

<select id="queryListByConditions" resultMap="orderResultMap">
    select * from order <include refid="conditions"/> 
</select>

查问逻辑相似下面的示例，在 Service 层有个依据 outer_id 的查询方法，而后间接调用了 Mapper 层一个通用查询方法 queryListByConditions。

但咱们有个调用量极低的场景，能够不传 outer_id 这个参数，导致这个通用查询方法没有增加这个过滤条件，导致查了全表，进而导致 OOM 问题。

咱们外部对这个问题进行了复盘，思考到 OOM 问题还是蛮常见的，所以给大家也分享下。

事先

在 OOM 问题产生前，为什么测试阶段没有发现问题？

其实在编写技术计划时，是有思考到这个场景的，但在提测时，遗记和测试同学沟通此场景，导致脱漏了此场景的测试验证。

对于测试用例不全面，其实不论是忽略问题、教训问题、品质意识问题或人手缓和问题，从人的角度来说，都很难彻底防止，人没法像机器那样很听话的、不疏漏的执行任何指令。

既然人做不到，那就让机器来做，这就是单元测试、自动化测试的劣势，通过逐渐积攒测试用例，可笼罩的场景就会越来越多。

当然，施行单元测试等计划，也会减少不少老本，须要衡量品质与研发效率谁更重要，毕竟在需要不能砍的状况下，品质与效率只能二选其一，这是任何一本项目管理的书都提到过的。

事中

在感知到 OOM 问题产生时，因为过程被部署平台 kill，导致现场失落，难以疾速定位到问题点。

个别 java 外面是举荐应用 -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError -XX:HeapDumpPath=/home/dump/ 这种 JVM 参数来保留现场的，这两个参数的意思是，当 JVM 产生 OOM 异样时，主动 dump 堆内存到文件中，但在咱们的场景中，这个计划难以失效，如下：

1. 在堆占满之前，会产生很屡次 FGC，jvm 会尽最大致力腾挪空间，导致还没有 OOM 时，零碎理论曾经不响应了，而后被 kill 了，这种场景无 dump 文件生成。
2. 就算有时侥幸，JVM 产生了 OOM 异样开始 dump，因为 dump 文件过大(咱们约 10G)，导致 dump 文件还没保留完，过程就被 kill 了，这种场景 dump 文件不残缺，无奈应用。

为了解决这个问题，有如下 2 种计划：

计划 1：利用 k8s 容器生命周期内的 Hook

咱们部署平台是套壳 k8s 的，k8s 提供了 preStop 生命周期钩子，在容器销毁前会先执行此钩子，只有将 jmap -dump 命令放入 preStop 中，就能够在 k8s 健康检查不通过并 kill 容器前将内存 dump 进去。

要留神的是，失常公布也会调用此钩子，须要想方法绕过，咱们的方法是将健康检查也做成脚本，当不通过时创立一个临时文件，而后在 preStop 脚本中判断存在此文件才 dump，preStop 脚本如下：

if [-f "/tmp/health_check_failed"]; then
    echo "Health check failed, perform dumping and cleanups...";
    pid=`ps h -o pid --sort=-pmem -C java|head -n1|xargs`;
    if [[$pid]]; then
        jmap -dump:format=b,file=/home/work/logs/applogs/heap.hprof $pid
    fi
else
    echo "No health check failure detected. Exiting gracefully.";
fi 

注：也能够思考在堆占用高时才 dump 内存，成果应该差不多。

计划 2：容器中挂脚本监控堆占用，占用高时主动 dump

#!/bin/bash

while sleep 1; do
    now_time=$(date +%F_%H-%M-%S)
    pid=`ps h -o pid --sort=-pmem -C java|head -n1|xargs`;
    [[! $pid]] && {unset n pre_fgc; sleep 1m; continue;}
    data=$(jstat -gcutil $pid|awk 'NR>1{print $4,$(NF-2)}');
    read old fgc <<<"$data";
    echo "$now_time: $old $fgc";
    if [[$(echo $old|awk '$1>80{print $0}') ]]; then
        ((n++))
    else
        ((n=0))
    fi
    if [[$n -ge 3 || $pre_fgc && $fgc -gt $pre_fgc && $n -ge 1]]; then
        jstack $pid > /home/dump/jstack-$now_time.log;
        if [["$@" =~ dump]];then
            jmap -dump:format=b,file=/home/dump/heap-$now_time.hprof $pid;
        else
            jmap -histo $pid > /home/dump/histo-$now_time.log;
        fi
        {unset n pre_fgc; sleep 1m; continue;}
    fi
    pre_fgc=$fgc
done

每秒查看老年代占用，3 次超过 80% 或产生一次 FGC 后还超过 80%，记录 jstack、jmap 数据，此脚本保留为 jvm_old_mon.sh 文件。

而后在程序启动脚本中退出 nohup bash jvm_old_mon.sh dump & 即可，增加 dump 参数时会执行 jmap -dump 导全部堆数据，不增加时执行 jmap -histo 导对象散布状况。

预先

为了防止同类 OOM case 再次发生，能够对查问进行兜底，在底层对查问 SQL 改写，当发现查问没有 limit 时，主动增加 limit xxx，防止查问大量数据。
长处：对数据库敌对，查问数据量少。
毛病：增加 limit 后可能会导致查问漏数据，或使得原本会 OOM 异样的程序，增加 limit 后失常返回，并执行了前面意外的解决。

咱们应用了 Druid 连接池，应用 Druid Filter 实现的话，大抵如下：

public class SqlLimitFilter extends FilterAdapter {
    // 匹配 limit 100 或 limit 100,100
    private static final Pattern HAS_LIMIT_PAT = Pattern.compile("LIMIT\\s+[\\d?]+(\\s*,\\s*[\\d+?])?\\s*$", Pattern.CASE_INSENSITIVE);
    private static final int MAX_ALLOW_ROWS = 20000;

    /**
     * 若查问语句没有 limit，主动加 limit
     * @return 新 sql
     */
    private String rewriteSql(String sql) {String trimSql = StringUtils.stripToEmpty(sql);
        // 不是查问 sql，不重写
        if (!StringUtils.lowerCase(trimSql).startsWith("select")) {return sql;}
        // 去掉尾局部号
        boolean hasSemicolon = false;
        if (trimSql.endsWith(";")) {
            hasSemicolon = true;
            trimSql = trimSql.substring(0, trimSql.length() - 1);
        }
        // 还蕴含分号，阐明是多条 sql，不重写
        if (trimSql.contains(";")) {return sql;}
        // 有 limit 语句，不重写
        int idx = StringUtils.lowerCase(trimSql).indexOf("limit");
        if (idx > -1 && HAS_LIMIT_PAT.matcher(trimSql.substring(idx)).find()) {return sql;}
        StringBuilder sqlSb = new StringBuilder();
        sqlSb.append(trimSql).append("LIMIT").append(MAX_ALLOW_ROWS);
        if (hasSemicolon) {sqlSb.append(";");
        }
        return sqlSb.toString();}

    @Override
    public PreparedStatementProxy connection_prepareStatement(FilterChain chain, ConnectionProxy connection, String sql)
            throws SQLException {String newSql = rewriteSql(sql);
        return super.connection_prepareStatement(chain, connection, newSql);
    }
    //... 此处省略了其它重载办法
}

原本还想过一种计划，应用 MySQL 的流式查问并拦挡 jdbc 层 ResultSet.next() 办法，在此办法调用超过指定次数时抛异样，但最终发现 MySQL 驱动在 ResultSet.close() 办法调用时，还是会读取残余未读数据，查问没法提前终止，故放弃之。