昨天晚上突然短信收到 APM 大量告警。緊接著運(yùn)維打來電話告知線上部署的四臺機(jī)器全部 OOM (out of memory，內(nèi)存不足)，服務(wù)全部不可用，趕緊查看問題!

[[285094]] 

圖片來自 Pexels

問題排查

首先運(yùn)維先重啟了機(jī)器，保證線上服務(wù)可用，然后再仔細(xì)地看了下線上的日志，確實(shí)是因?yàn)?OOM 導(dǎo)致服務(wù)不可用：

第一時(shí)間想到 Dump 當(dāng)時(shí)的內(nèi)存狀態(tài)，但由于為了讓線上盡快恢復(fù)服務(wù)，運(yùn)維重啟了機(jī)器，導(dǎo)致無法 Dump 出事發(fā)時(shí)的內(nèi)存。所以我又看了下我們 APM 中對 JVM 的監(jiān)控圖表。

畫外音：一種方式不行，嘗試另外的角度切入!再次強(qiáng)調(diào)，監(jiān)控非常重要!完善的監(jiān)控能還原當(dāng)時(shí)的事發(fā)現(xiàn)場，方便定位問題。

不看不知道，一看嚇一跳，從 16：00 開始應(yīng)用中創(chuàng)建的線程居然每時(shí)每刻都在上升，一直到 3W 左右，重啟后(藍(lán)色箭頭)，線程也一直在不斷增長，正常情況下的線程數(shù)是多少呢，600!

問題找到了，應(yīng)該是在下午 16:00 左右發(fā)了一段有問題的代碼，導(dǎo)致線程一直在創(chuàng)建，且創(chuàng)建的線程一直未消亡!

查看發(fā)布記錄，發(fā)現(xiàn)發(fā)布記錄只有這么一段可疑的代碼 diff：在 HttpClient 初始化的時(shí)候額外加了一個(gè) evictExpiredConnections 配置。

問題定位了，應(yīng)該就是這個(gè)配置導(dǎo)致的!(線程上升的時(shí)間點(diǎn)和發(fā)布時(shí)間點(diǎn)完全吻合!)，于是先把這個(gè)新加的配置給干掉上線，上線之后線程數(shù)果然恢復(fù)正常了。

那 evictExpiredConnections 做了什么導(dǎo)致線程數(shù)每時(shí)每刻在上升呢?這個(gè)配置又是為了解決什么問題而加上的呢?于是找到了相關(guān)同事來了解加這個(gè)配置的前因后果。

還原事發(fā)經(jīng)過

最近線上出現(xiàn)不少 NoHttpResponseException 的異常，那是什么導(dǎo)致了這個(gè)異常呢?在說這個(gè)問題之前我們得先了解一下 Http 的 keep-alive 機(jī)制。

先看下正常的一個(gè) TCP 連接的生命周期：

可以看到每個(gè) TCP 連接都要經(jīng)過三次握手建立連接后才能發(fā)送數(shù)據(jù)，要經(jīng)過四次揮手才能斷開連接。

如果每個(gè) TCP 連接在 Server 返回 Response 后都立馬斷開，則發(fā)起多個(gè) Http 請求就要多次創(chuàng)建斷開 TCP，這在 Http 請求很多的情況下無疑是很耗性能的。

如果在 Server 返回 Response 不立即斷開 TCP 鏈接，而是復(fù)用這條鏈接進(jìn)行下一次的 Http 請求，則無形中省略了很多創(chuàng)建/斷開 TCP 的開銷，性能上無疑會有很大提升。

如下圖示，左圖是不復(fù)用 TCP 發(fā)起多個(gè) Http 請求的情況，右圖是復(fù)用 TCP 的情況。

可以看到發(fā)起三次 Http 請求，復(fù)用 TCP 的話可以省去兩次建立/斷開 TCP 的開銷。

理論上發(fā)起一個(gè)應(yīng)用只要啟一個(gè) TCP 連接即可，其他 Http 請求都可以復(fù)用這個(gè) TCP 連接，這樣 N 次 Http 請求可以省去 N-1 次創(chuàng)建 / 斷開 TCP 的開銷。這對性能的提升無疑是有巨大的幫助。

回過頭來看 keep-alive (又稱持久連接，連接復(fù)用)做的就是復(fù)用連接， 保證連接持久有效。

畫中音: Http 1.1 之后 keep-alive 才默認(rèn)支持并開啟，不過目前大部分網(wǎng)站都用了 HTTP 1.1 了，也就是說大部分都默認(rèn)支持鏈接復(fù)用了。

天下沒有免費(fèi)的午餐 ,雖然 keep-alive 省去了很多不必要的握手/揮手操作，但由于連接長期保活，如果一直沒有 Http 請求的話，這條連接也就長期閑著了，會占用系統(tǒng)資源,有時(shí)反而會比復(fù)用連接帶來更大的性能消耗。

所以我們一般會為 keep-alive 設(shè)置一個(gè) timeout，這樣如果連接在設(shè)置的 timeout 時(shí)間內(nèi)一直處于空閑狀態(tài)(未發(fā)生任何數(shù)據(jù)傳輸)，經(jīng)過 timeout 時(shí)間后，連接就會釋放，就能節(jié)省系統(tǒng)開銷。

看起來給 keep-alive 加 timeout 是完美了，但是又引入了新的問題(一波已平，一波又起)。

考慮如下情況：如果服務(wù)端關(guān)閉連接，發(fā)送 FIN 包(注：在設(shè)置的 timeout 時(shí)間內(nèi)服務(wù)端如果一直未收到客戶端的請求，服務(wù)端會主動(dòng)發(fā)起帶 FIN 標(biāo)志的請求以斷開連接釋放資源)。

在這個(gè) FIN 包發(fā)送但是還未到達(dá)客戶端期間，客戶端如果繼續(xù)復(fù)用這個(gè) TCP 連接發(fā)送 Http 請求報(bào)文的話，服務(wù)端會因?yàn)樵谒拇螕]手期間不接收報(bào)文而發(fā)送 RST 報(bào)文給客戶端。

客戶端收到 RST 報(bào)文就會提示異常(即NoHttpResponseException)。

我們再用流程圖仔細(xì)梳理一下上述這種產(chǎn)生 NoHttpResponseException 的原因，這樣能看得更明白一些：

費(fèi)了這么大的功夫，我們終于知道了產(chǎn)生 NoHttpResponseException 的原因，那么該怎么解決呢?

有如下兩種策略：

• 重試，收到異常后，重試一兩次，由于重試后客戶端會用有效的連接去請求，所以可以避免這種情況，不過一次要注意重試次數(shù)，避免引起雪崩!
• 設(shè)置一個(gè)定時(shí)線程，定時(shí)清理上述的閑置連接,可以將這個(gè)定時(shí)時(shí)間設(shè)置為 keep alive timeout 時(shí)間的一半以保證超時(shí)前回收。

evictExpiredConnections 就是用的上述第二種策略，來看下官方用法使用說明：

Makes this instance of HttpClient proactively evict idle connections from the connection pool using a background thread.

調(diào)用這個(gè)方法只會產(chǎn)生一個(gè)定時(shí)線程，那為啥應(yīng)用中線程會一直增加呢?因?yàn)槲覀儗γ恳粋€(gè)請求都創(chuàng)建了一個(gè) HttpClient!

這樣由于每一個(gè) HttpClient 實(shí)例都會調(diào)用 evictExpiredConnections，導(dǎo)致有多少請求都會創(chuàng)建多少個(gè)定時(shí)線程!

還有一個(gè)問題，為啥線上四臺機(jī)器幾乎同一時(shí)間點(diǎn)全掛呢?因?yàn)橛捎谪?fù)載均衡，這四臺機(jī)器的權(quán)重是一樣的，硬件配置也一樣，收到的請求其實(shí)也可以認(rèn)為是差不多的。

這樣這四臺機(jī)器由于創(chuàng)建 HttpClient 而生成的后臺線程也在同一時(shí)間達(dá)到最高點(diǎn)，然后同時(shí) OOM。

解決問題

所以針對以上提到的問題，我們首先把 HttpClient 改成了單例，這樣保證服務(wù)啟動(dòng)后只會有一個(gè)定時(shí)清理線程。

另外我們也讓運(yùn)維針對應(yīng)用的線程數(shù)做了監(jiān)控，如果超過某個(gè)閾值直接告警，這樣能在應(yīng)用 OOM 前及時(shí)發(fā)現(xiàn)處理。

畫外音：再次強(qiáng)調(diào)，監(jiān)控相當(dāng)重要，能把問題扼殺在搖籃里!

總結(jié)

本文通過線上四臺機(jī)器同時(shí) OOM 的現(xiàn)象，來詳細(xì)剖析定位了產(chǎn)生問題的原因。

可以看到我們在應(yīng)用某個(gè)庫時(shí)首先要對這個(gè)庫要有充分的了解(上述 HttpClient 的創(chuàng)建不用單例顯然是個(gè)問題)，其次必要的網(wǎng)絡(luò)知識還是需要的。

所以要成為一個(gè)合格的程序員，不光對語言本身有所了解，還要對網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)庫等也要有所涉獵，這些對排查問題以及性能調(diào)優(yōu)等會有非常大的幫助。

再次，完善的監(jiān)控非常重要，通過觸發(fā)某個(gè)閾值提前告警，可以將問題扼殺在搖籃里!