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IBM WebSphere Application Server诊断和调优(二)

二、按应用程序导致内存泄漏诊断,JProfiler检测

    如果遇到OOM问题,我想大家都会想到内存检测工具,现在最可靠的还是下面三种分析工具:Borland 的Optimizeit Suite,Quest的JProbe,ej-technologies的JProfiler。但面临三个问题:
1、三个都是商业产品,公司暂时没有买,必须自己下载,而且要找序列号。
2、工具必须支持AIX5.3+JDK1.42+WAS6.0,不是Windows平台。
3、工具必须在客户真实环境下部署,对客户的业务不能有冲击,也就是说部署测试工具前,必须做个大量测试,对工具非常熟练,遇到意外可以立即恢复现场。
Note:项目上线后,而不是测试或试运行阶段遇到此类问题,非常考验人;另外一个,就是性能和可伸缩性问题,很可能把整个项目给毁了。

    当我决定要这么做后,就立即动手查阅这些工具的官方文档,用emule下载,最终都下载到了。试用后,最终选择了JProfiler4.03,比起其它工具,它界面美观、清晰、功能强大、集成度高(Heap,Memory,CPU,Thread都统一了)。另外,JProbe没有AIX版本,这也是放弃它的一个原因。

    JVM的Profiler原理,都是通过JVM内置的的标准C语言Profiler 接口收集数据,然后通过Profiler工具的客户端展现。也就是说各厂商的Profiler工具,都有两个部分,一个部分是Profiler Agent,和JVM绑定,负责收集JVM内部数据,譬如方法调用次数、耗费时间等;另外一个部分就是Profiler front-end。通过Profiler工具的自定义local或remote协议传输到front-end,其实,我们最常用的JavaIDE的debug功能就是在此基础上的(JPDA)。(JProfiler的截图http://www.ej-technologies.com/products/jprofiler/screenshots.html )。
下面是Sun官方文档:
JDK1.42及以前是JVM PI:
http://java.sun.com/j2se/1.4.2/docs/guide/jvmpi/jvmpi.html
JDK1.5是JVM TI:
http://java.sun.com/j2se/1.5.0/docs/guide/jvmti/jvmti.html
具体到JProfiler的配置上,专门针对JDK1.4和1.5的JVM配置差别很大。

我用的JProfiler是4.31版本,透露给大家一个功能较多序列号吧(这东西不太好找),对各版本应该都支持。深入了解Java,这类工具是不可少的:
Name: License for You
Lincese Code: A-G667#42616F-10kg1r134fq9m#2217

为了保证真实环境的检测成功,我做了大量的试验,譬如:
1、Windows系列的本地、远程测试。
2、AIX的远程测试。
3、Tomcat5.0、WebLogic8.14、WebSphere6.02,以及上述两种方式的组合测试,排列组合,场景不下10个。
当时也参阅了大量JVM文档,JProfiler官方几百页英文文档,辅助的JProbe对照。而且也制造过内存泄漏造成的OOM场景。
当然,要是在几个月前,在客户那边部署的测试环境时,就进行测试该多好啊。

    在公司内部,我用JProfiler测试了我们当时部署的几个应用,没有发现内存泄漏,所以,我们最怀疑的是就是CMS系统。因为出问题的那个WAS上它占去了90%的负荷(我们有多台AIX、WAS服务器)。该CMS超级庞大,感觉著名的赛迪网就用它,当时该CMS厂商给我们部署都花了快一个月。所以再重新部署一套测试环境也挺困难。另外,CMS提供商不给lisence。现在测试,客户早就对我们恼火了,当然不怎么配合,这对我们工作的开展就有很大的挑战。

    在大致可以确定万无一失的情况下,我们最终决定在客户的真实环境下测试。也就是让JProfiler的agent端直接在WAS的JVM里面启动(北京IDC),然后远程(大连)监控。
本来该模式在另外几个应用的测试都通过了(因为北京IDC那边好几台AIX服务器)。但一部署上,客户的一些编辑用CMS时就感觉超级慢,尽管我们用了JProfiler的最小负载模式。半个小时后,客户实在无法忍受,打电话过来,又把我们部长和经理训了一顿,还要写书面报告。我们被迫马山中止测试,恢复现场。

    虽然JProfiler也支持客户那边的环境,但还是有bug,至少负载一高就有严重的性能问题,几乎导致系统挂起,这是我当时没有料到的。JProfiler一启动,WAS的启动时间就由原来的3分钟降到10分钟,而且系统响应明显变慢,我们具体的环境如下(排列组合恐怕不下20种):
1、AIX5.3,Power PC64位(不是32位)
2、WebSphere6.0
3、IBM JVM1.42
4、Remote 模式

    我后来仔细读了一下JProfiler的changeLog,发现对上面的环境支持不够也很正常,因为官方在最近的4.3.x版本下陆续有对IBM JVM和Websphere6.0的features和bug fix:http://www.ej-technologies.com/download/jprofiler/changelog.html

    进行到这一步,我忽然觉得无计可施了 ,此时已经过了三周。
上面的策略,我认为是很正统的处理方法。谁怪我们当初项目上线时没有进行充分的测试呢?其实,这类测试没做也正常,OOM这类问题谁都无法预测。

到这个时候,我想肯定有人会问我?你知道导致JVM的OOM有几种情况吗?在当时,我想到了以下五种:
1、JVM的heap最小、最大值没有设,或不合理。
2、JVM的maxPermSize没有设置(这个IBM的JVM没有,一设置JVM就起不来)。
对于Sun和BEA的JVM,以上两种参数设置,可以排除90%以上的非程序内存溢出导致的OOM。
3、程序内存泄漏
4、有的JVM,当在80%的CPU时间内,不能GC出2%的heap时,也发生OOM(IBM的JVM就是,但我没有验证)
5、JVM本身内存泄漏(JVM有bug不是不可能)

    现在的难题是,如果是那个可怕的CMS程序本身有内存溢出,在产品环境下,我们怎么去验证?我们自己开发的10来个web应用,测试并不是很难,在公司测试都可以。但是,我现在最想解决的,就是CMS测试的问题。而且,在我们那种环境下,该CMS产品供应商并没有透露成功案例。

其实,最后发现,并不是内存泄漏造成的,因为我们的heap走势都很平稳。纳闷的是,有1000M的heap,每次在heap只被占用400来M时就发生OOM,没有任何预兆。大家猜猜,会是什么原因 ?这个问题我到后面相关章节再说吧。

既然我们所有的矛头都指向那个可怕的CMS系统,现在就是考虑隔离的问题。如果我们验证这个问题是CMS造成的, 那么大部分责任就应该由CMS厂商承担
既然CMS我们不敢移(费劲,而且客户在正式用),那我就移我们开发的10来个web系统吧。

三、移出除CMS系统以外的所有应用
说起来容易啊,做呢? 隔离(移动)工作由我负责,具体涉及到10来个相关负责人。
转移工作,必须处理好很多问题,就说几个印象最深的吧:
1、某些应用,如Blog和BBS,都涉及到文件、图片上传目录和产品本身的环境,如 JDBC连接池、Cache位置。
2、目标服务器本身的环境,WAS安装环境、网络等。
3、移植时的先后顺序、调度,各应用内部本身的约束关系。
4、移植后的测试。
当然,还有一个最严峻的问题,客户允许我们这么做吗?对它们目前运行的系统有多大影响?风险如何评估?

    这个工作持续了一天,已经完成了80%的工作,到第二天,客户又恼火了:WAS又宕机了。
为什么?这确实是WAS的一个bug:WAS的后台随便一操作,heap就会突然上升几百M,导致JVM内存不够。不过WAS撑住的话,过半小时后就会降下来,我估计是WAS后台对用户操作状态、文件都缓存到Session里面。你们可以检查类似这样的一个文件夹:d:\IBM\WebSphere\AppServer\profiles\AppSrv01\wstemp,我不知道为什么WAS不主动去清除它,它偷偷的就上升到几个G,系统硬盘可能不久就后就会空间不足,WAS莫名迟缓、最后死掉。听过WAS6.0以前这个目录更夸张。大家见我附件的截图WAS_Console.png那个尖峰。

咋办?经理也已经不敢让我们继续铤而走险了。这个方案最终又以失败告终

    不过,最后我们还是发现问题出在CMS上。我们以前把这个问题向CMS技术支持反映,有大量依据和现象,并且把相关日志都给它们。过了两天,他们最后竟然只回了一句话“从给我的两个日志来看,没有找到任何与XXX有关的东西....”。TMD!我真的很生气 ,它们的产品都折磨我们半年之久了。不过,看他们对IBM的WAS和JVM也不懂,我也就不想再说什么了。下面是我的邮件,公司机密部分都隐去了:

引用
    附件是我们这段时间服务器宕机的日志。我们用IBM Pattern Modeling and Analysis Tool for Java Garbage Collector Version 1.3.2分析了一下虚拟机日志,没有发现是内存泄漏导致;用IBM HeapAnalyzer Version 1.4.4 分析heap文件,也没有发现很可疑的内存泄漏。

    我想以前你们也这样做过,现在我们分析错误日志,发现有一个现象,在宕机时,总是找不到文件,我看就是Websphere或是AIX IO资源不够,不知道是什么导致的。但是,我们自己的应用,基本上没有什么IO,除了一次load几个配置文件。不过,我觉得你们WCM的IO操作挺多的,不知道你对日志有什么新的发现。
客观的说,这几个月来,宕机那台服务器,除了你们的XXX,就以论坛和blog为主,而且他们都是开源的。在频繁宕机的06年11月份,我们的论坛和blog还没有上线。现在我们不得不每天晚上11点定时重启,但这也不是长久之计。
现在,我们进行分离遇到很大阻力,原来想把你们的XXX单独分离出来,在当前的环境下,不是很现实,如安装、测试(负载、定时服务),所以现在分离我们自己的应用,但当前在产品环境下,客户方阻力也很大。
希望尽快能够得到你们的问题建议和方案。

    文中说到了IBM的两个分析工具,这也是我们后来的救星:我们就是需要这种离线分析工具,因为实时检测已经证明不现实。但我始终对该分析出来的结果抱怀疑态度,直到我去深入IBM的JVM以及和IBM的技术支持交流......

柳暗花明啊 ,至少看到了一点希望,不过最后我们还是失望而返。

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