使用 Arthas 排查 SpringBoot 诡异耗时的 Bug

原创

于 2021-03-29 12:56:52 发布 · 2k 阅读

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#Arthas #缓存 #前端开发 #网络协议 #Java #应用服务中间件 #测试技术 #nginx #开发者 #Spring

本文详细记录了优化Spring Boot渠道系统接口响应时间时，遇到的100ms延迟问题的定位与解决过程。通过Arthas工具追踪，发现问题源自Tomcat加载jar包内Swagger静态资源的重复解析，升级Tomcat或删除不必要的依赖解决。

简介：公司有个渠道系统，专门对接三方渠道使用，没有什么业务逻辑，主要是转换报文和参数校验之类的工作，起着一个承上启下的作用。最近，在优化接口的响应时间，优化了代码之后，但是时间还是达不到要求；有一个诡异的 100ms 左右的耗时问题，在接口中打印了请求处理时间后，和调用方的响应时间还有差了 100ms 左右。比如程序里记录 150ms，但是调用方等待时间却为 250ms 左右。本文记录了当时详细的定位 & 解决流程（其实解决很简单，关键在于怎么定位并找到解决问题的方法）。

头图.png

作者 | 空无
来源 | 阿里巴巴云原生公众号

背景

公司有个渠道系统，专门对接三方渠道使用，没有什么业务逻辑，主要是转换报文和参数校验之类的工作，起着一个承上启下的作用。

最近在优化接口的响应时间，优化了代码之后，但是时间还是达不到要求；有一个诡异的 100ms 左右的耗时问题，在接口中打印了请求处理时间后，和调用方的响应时间还有差了 100ms 左右。比如程序里记录 150ms，但是调用方等待时间却为 250ms 左右。

下面记录下当时详细的定位 & 解决流程（其实解决很简单，关键在于怎么定位并找到解决问题的方法）。

定位过程

1. 分析代码

渠道系统是一个常见的 Spring-boot web 工程，使用了集成的 tomcat。分析了代码之后，发现并没有特殊的地方，没有特殊的过滤器或者拦截器，所以初步排除是业务代码问题。

2. 分析调用流程

出现这个问题之后，首先确认了下接口的调用流程。由于是内部测试，所以调用流程较少。

Nginx -反向代理-> 渠道系统

公司是云服务器，网络走的也是云的内网。由于不明确问题的原因，所以用排除法，首先确认服务器网络是否有问题。

先确认发送端到 Nginx Host 是否有问题：

[jboss@VM_0_139_centos ~]$ ping 10.0.0.139
PING 10.0.0.139 (10.0.0.139) 56(84) bytes of data.
64 bytes from 10.0.0.139: icmp_seq=1 ttl=64 time=0.029 ms
64 bytes from 10.0.0.139: icmp_seq=2 ttl=64 time=0.041 ms
64 bytes from 10.0.0.139: icmp_seq=3 ttl=64 time=0.040 ms
64 bytes from 10.0.0.139: icmp_seq=4 ttl=64 time=0.040 ms

从 ping 结果上看，发送端到 Nginx 主机的延迟是无问题的，接下来查看 Nginx 到渠道系统的网络。

# 由于日志是没问题的，这里直接复制上面日志了
[jboss@VM_0_139_centos ~]$ ping 10.0.0.139
PING 10.0.0.139 (10.0.0.139) 56(84) bytes of data.
64 bytes from 10.0.0.139: icmp_seq=1 ttl=64 time=0.029 ms
64 bytes from 10.0.0.139: icmp_seq=2 ttl=64 time=0.041 ms
64 bytes from 10.0.0.139: icmp_seq=3 ttl=64 time=0.040 ms
64 bytes from 10.0.0.139: icmp_seq=4 ttl=64 time=0.040 ms

从 ping 结果上看，Nginx 到渠道系统服务器网络延迟也是没问题的。

既然网络看似没问题，那么可以继续排除法，砍掉 Nginx，客户端直接再渠道系统的服务器上，通过回环地址（localhost）直连，避免经过网卡/dns，缩小问题范围看看能否复现（这个应用和地址是我后期模拟的，测试的是一个空接口）：

[jboss@VM_10_91_centos tmp]$ curl -w "@curl-time.txt" http://127.0.0.1:7744/send
success
              http: 200
               dns: 0.001s
          redirect: 0.000s
      time_connect: 0.001s
   time_appconnect: 0.000s
  time_pretransfer: 0.001s
time_starttransfer: 0.073s
     size_download: 7bytes
    speed_download: 95.000B/s
                  ----------
        time_total: 0.073s 请求总耗时

从 curl 日志上看，通过回环地址调用一个空接口耗时也有 73ms。这就奇怪了，跳过了中间所有调用节点（包括过滤器 & 拦截器之类），直接请求应用一个空接口，都有 73ms 的耗时，再请求一次看看：

[jboss@VM_10_91_centos tmp]$ curl -w "@curl-time.txt" http://127.0.0.1:7744/send
success
              http: 200
               dns: 0.001s
          redirect: 0.000s
      time_connect: 0.001s
   time_appconnect: 0.000s
  time_pretransfer: 0.001s
time_starttransfer: 0.003s
     size_download: 7bytes
    speed_download: 2611.000B/s
                  ----------
        time_total: 0.003s

更奇怪的是，第二次请求耗时就正常了，变成了 3ms。经查阅资料，linux curl 是默认开启 http keep-alive的（Keep-Alive 的介绍可以参考我的另一篇文章）。就算不开启 keep-alive，每次重新 handshake，也不至于需要 70ms。

经过不断分析测试发现，连续请求的话时间就会很短，每次请求只需要几毫秒，但是如果隔一段时间再请求，就会花费 70ms 以上。

从这个现象猜想，可能是某些缓存机制导致的，连续请求因为有缓存，所以速度快，时间长缓存失效后导致时间长。

那么这个问题点到底在哪一层呢？tomcat 层还是 spring-webmvc 呢？

光猜想定位不了问题，还是得实际测试一下，把渠道系统的代码放到本地 IDE 里启动测试能否复现。

但是导入本地 IDE 后，在 IDE 中启动后并不能复现问题，并没有 70+ms 的延迟问题。这下头疼了，本地无法复现，不能 Debug，由于问题点不在业务代码，也不能通过加日志的方式来 Debug。

这时候可以祭出神器 Arthas 了。

3. Arthas 分析问题

Arthas 是 Alibaba 开源的 Java 诊断工具，深受开发者喜爱。当你遇到以下类似问题而束手无策时，Arthas 可以帮助你解决：

这个类从哪个 jar 包加载的？为什么会报各种类相关的 Exception？
我改的代码为什么没有执行到？难道是我没 commit？分支搞错了？
遇到问题无法在线上 debug，难道只能通过加日志再重新发布吗？
线上遇到某个用户的数据处理有问题，但线上同样无法 debug，线下无法重现！
是否有一个全局视角来查看系统的运行状况？
有什么办法可以监控到 JVM 的实时运行状态？
······

上面是 Arthas 的官方简介，这次我只需要用他的一个小功能 trace。动态计算方法调用路径和时间，这样就可以定位时间在哪个地方被消耗了。

trace 方法内部调用路径，并输出方法路径上的每个节点上耗时。
trace 命令能主动搜索 class-pattern／method-pattern 。

对应的方法调用路径，渲染和统计整个调用链路上的所有性能开销和追踪调用链路。

有了神器，那么该追踪什么方法呢？由于我对 Tomcat 源码不是很熟，所以只能从 spring mvc 下手，先来 trace 一下 spring mvc 的入口：

[arthas@24851]$ trace org.springframework.web.servlet.DispatcherServlet *
Press Q or Ctrl+C to abort.
Affect(class-cnt:1 , method-cnt:44) cost in 508 ms.
`---ts=2019-09-14 21:07:44;thread_name=http-nio-7744-exec-2;id=11;is_daemon=true;priority=5;TCCL=org.springframework.boot.web.embedded.tomcat.TomcatEmbeddedWebappClassLoader@7c136917
    `---[2.952142ms] org.springframework.web.servlet.DispatcherServlet:buildLocaleContext()
`---ts=2019-09-14 21:07:44;thread_name=http-nio-7744-exec-2;id=11;is_daemon=true;priority=5;TCCL=org.springframework.boot.web.embedded.tomcat.TomcatEmbeddedWebappClassLoader@7c136917
    `---[18.08903ms] org.springframework.web.servlet.DispatcherServlet:doService()
        +---[0.041346ms] org.apache.commons.logging.Log:isDebugEnabled() #889
        +---[0.022398ms] org.springframework.web.util.WebUtils:isIncludeRequest() #898
        +---[0.014904ms] org.springframework.web.servlet.DispatcherServlet:getWebApplicationContext() #910
        +---[1.071879ms] javax.servlet.http.HttpServletRequest:setAttribute() #910
        +---[0.020977ms] javax.servlet.http.HttpServletRequest:setAttribute() #911
        +---[0.017073ms] javax.servlet.http.HttpServletRequest:setAttribute() #912
        +---[0.218277ms] org.springframework.web.servlet.DispatcherServlet:getThemeSource() #913
        |   `---[0.137568ms] org.springframework.web.servlet.DispatcherServlet:getThemeSource()
        |       `---[min=0.00783ms,max=0.014251ms,total=0.022081ms,count=2] org.springframework.web.servlet.DispatcherServlet:getWebApplicationContext() #782
        +---[0.019363ms] javax.servlet.http.HttpServletRequest:setAttribute() #913
        +---[0.070694ms] org.springframework.web.servlet.FlashMapManager:retrieveAndUpdate() #916
        +---[0.01839ms] org.springframework.web.servlet.FlashMap:<init>() #920
        +---[0.016943ms] javax.servlet.http.HttpServletRequest:setAttribute() #920
        +---[0.015268ms] javax.servlet.http.HttpServletRequest:setAttribute() #921
        +---[15.050124ms] org.springframework.web.servlet.DispatcherServlet:doDispatch() #925
        |   `---[14.943477ms] org.springframework.web.servlet.DispatcherServlet:doDispatch()
        |       +---[0.019135ms] org.springframework.web.context.request.async.WebAsyncUtils:getAsyncManager() #953
        |       +---[2.108373ms] org.springframework.web.servlet.DispatcherServlet:checkMultipart() #960
        |       |   `---[2.004436ms] org.springframework.web.servlet.DispatcherServlet:checkMultipart()
        |       |       `---[1.890845ms] org.springframework.web.multipart.MultipartResolver:isMultipart() #1117
        |       +---[2.054361ms] org.springframework.web.servlet.DispatcherServlet:getHandler() #964
        |       |   `---[1.961963ms] org.springframework.web.servlet.DispatcherServlet:getHandler()
        |       |       +---[0.02051ms] java.util.List:iterator() #1183
        |       |       +---[min=0.003805ms,max=0.009641ms,total=0.013446ms,count=2] java.util.Iterator:hasNext() #1183
        |       |       +---[min=0.003181ms,max=0.009751ms,total=0.012932ms,count=2] java.util.Iterator:next() #1183
        |       |       +---[min=0.005841ms,max=0.015308ms,total=0.021149ms,count=2] org.apache.commons.logging.Log:isTraceEnabled() #1184
        |       |       `---[min=0.474739ms,max=1.19145ms,total=1.666189ms,count=2] org.springframework.web.servlet.HandlerMapping:getHandler() #1188
        |       +---[0.013071ms] org.springframework.web.servlet.HandlerExecutionChain:getHandler() #97