记录一次生产环境Net Core应用内存暴涨导致OOM的排查过程

Posted 2023-02-28 娃都会打酱油了

事情起源于某个周五，刚开始是突然发现生产服务不能访问，请求时居然直接提示服务器拒绝响应，然后连用于管理生产环境的Portainer虽然能打开，但登录右上角直接出红色告警信息无法接收服务器信息，进去后所有的node都不显示！生产环境跑了二年多了，还是第一次出现这种异常情况，既然一头雾水不知道啥情况，那IT维护的绝活重启大法必须得用起来啊，麻溜的sudo systemctl restart docker命令一出，整个docker重启完毕后，世界立刻恢复如常。

相安无事的度过了完美的周末，周一过来，屁股刚坐下，就又有反馈过来，应用又不能访问了！这奇了怪了，虽然这个应用只是数据汇总类应用，应用的访问频率不怎么高，但终究还是一个比较重要的应用，而且尝试访问时，包括请求Portainer时，服务器的响应结果都与之前那次一模一样，明显这不是偶发现象，需要分析究竟是什么原因导致该问题的，当然分析之前还是重启大法先用起来，但这次似乎有些不一样，重启过程中居然出现了异常提示

 kernel:NMI watchdog: BUG: soft lockup - CPU#6 stuck for 22s! [kworker/u64:1:19446]

顿时让我这个半吊子Linux用户亚历山大，而且Git Bash中再输入指令，居然也卡死在那里没有任何输出响应，只能出更大的杀招，让IT帮忙把服务器重启！

IT反馈服务器已重启后，首先上去访问下应用是否可以正常访问，结果这次居然服务还是不能访问，再访问Portainer，结果居然连Portainer也不能访问！这又是啥幺蛾子？尝试在Git Bash再次登录服务器，这次能正常登陆，尝试df -h指令查看空间，服务器也能正常响应，看样子服务器的确重启过，再用docker ps查看下运行的容器情况，一眼看过去貌似也都正常，容器的启动时间也与服务器时间基本一致，都是在几分钟之内，所以问题究竟在哪呢？

仔细想想，我们的服务是通过nginx进行请求转发的，包括我们的Portainer也是，所以是不是该看看Nginx服务是否正常？docker ps -f name=nginx指令一查，啥情况？居然没有！难道有人把这个service给删了？生产搞这事情，这还了得！心急火燎的把docker stack指令准备好，在执行前习惯性的用docker stack services Service_Name指令查看stack下service的运行情况，结果奇迹出现了，nginx服务在的，只是REPLICAS显示为0/1，service启动不起来！（其实一开始就应该用docker ps -a -f name=nginx指令的，-a能同时显示已关闭的Container）既然不是有人要做删库跑路的事情，那就一切安好，docker logs --tail=1000 Container_ID指令直接查看最新的1000条容器日志，果然发现问题了，提示是host not found in upstream，内容如下图（图是事后通过Portainer查看的，当时没截图）

进入Nginx在服务的Volumn映射目录后，通过sudo cat default.conf查看配置，又有奇怪的事情了，居然没发现forum_nodebb这个upstream配置！仔细找了下，居然在反向代理部分发现了forum_nodebb，虽然不是很了解Nginx的机制，但理论上反向代理部分不应该会导致Nginx加载时解析失败啊？但不管怎样，跟相关同事确认了下这个forum_nodebb是否还在用，得到明确不在用的反馈后，直接sudo vim default.conf将相应部分全部注释并:wq保存后，docker service udpate Service_Name命令一出，根据命令结果确认Nginx服务已正确启动，浏览器中试下访问，服务正常响应。

通过Portainer查看了下forum_nodebb这个service的状态，结果居然是少见的Dead状态，所以猜测是不是这个服务出了什么问题Container不断的重启，最终导致docker也出了问题？不管怎样，问题似乎解决了。

问题当然不可能解决，不然标题就不会是内存暴涨OOM了，是不是？第二天业务又反馈不能访问了，还是和之前一样，应用不能打开，Portainer提示无法接收服务器信息，都说事不过三，这究竟是啥问题呢？心有忐忑的用了下docker重启指令，还好没出现soft lockup，但看频率这事情每天都能发生一次，总不能每天都重启一次docker吧？而且也不知道服务器是什么时候崩溃的，崩溃到重启这段时间内的数据肯定也无法接收，这不就有可能导致数据丢失了吗，这怎么能行！

明知有问题，但又不知道究竟是什么原因导致的问题，这是最痛苦的！瞎折腾半天后，运维群内的一条告警信息引起了我的注意，这条信息是运维转发到该群的，而告警的服务器正是我们的生产服务器，告警内容是服务器内存使用率超过了90%，告警时间在我重启docker之前，虽然不确定该问题是否与我的问题有关联，但既然都是发生在同一台服务器上，总归是有一定的关联。通过top指令查看服务器内存和CPU的使用情况，居然Mongo服务占用内存有些高，但再高占用内存也就4G多点，按我们生产服务器64G内存的配置，会是Mongo的问题吗？

虽然有可能是Mongo的问题，但怎么确认呢？还是毫无头绪！突然想到既然每次都要重启docker才能解决问题，那我是不是可以去查看下docker本身的日志？通过sudo journalctl -u docker.service --since "2021-11-30 10:00:00" --until "2021-11-30 10:15:00"，发现似乎有些错误信息

根据这个service.id，用docker service ls -f id=Container_ID查看下这是哪个服务

好巧不巧，居然也是Mongo，所以事情貌似都与这Mongo有关系，但怎么确定呢？通过查看Mongo的日志，似乎也没发现什么不正常的地方，哎，问题又回到了原点！

车到山前疑无路，柳暗花明又一村，无意中的一次docker ps，发现在没任何重启操作的情况下，居然有两个service是短时间内刚刚创建的，而且应该是docker swarm自动创建的

更关键的是这两个应用一个正好是Mongo，一个正好是主应用，docker swarm应该只有在容器异常退出时，才会自动创建新的容器，所以主应用是不是也有一定的问题？在Portainer中查看最后一份被关闭的容器日志，问题似乎有点发现

首先是发现在读取Mongo时，出现了OutOfMemoryException，但紧跟着发现还有好几个OutOfMemoryException

这次是跟EF有关了

这奇葩的居然jwt解析也OutOfMemoryException，明显是主应用的内存不够用了，导致大范围的OutOfMemoryException，最终导致容器OOM，也就是说主应用内存不够用，通过Portainer查看service的内存设置，发现只设置了3000MB，同样发现Mongo也被设置了5000MB的限制

一般来说3G内存对.Net Core应用是足够使用了，而且这个设置应该也是很久以前就设置了的，为什么以前没出问题，最近才开始出问题呢？但不管怎样，首先肯定是将内存限制去掉，然后既然应用会因为OOM自动重启，而docker swarm反复创建新的容器可能会导致docker整个崩溃这也是之前曾经经历过的事情，所以现在需要监控下这两个应用的CPU和内存使用情况，通过Portainer的Containers菜单，在打开的界面中分别按service name进行搜索，并通过Quick actions的第三个图标打开监控界面

Mongo监控一段时间后的界面如下

主应用监控一段时间之后的界面如下

可以看到Mongo虽然内存会有增长，但增长到一定程度后就会稳定下来，反观主应用，在放开了内存限制之后，这增长真是一条直线稳定上涨，虽然目前我们应用不是WorkStation GC模式而是Server GC模式，但看内存的波动，应该也是有过GC行为，所以问题应该是有什么东西在不停的占用内存并且无法释放，一般来说这种问题抓dump进行分析才是正途，所以一开始我也是往这个方向上行动。

笑用网络上的流行语来总结：一顿操作猛如虎，一看输出0-10，资料查了一大堆
centeros 安装netcore sdk https://www.cnblogs.com/bob-zb/p/12761733.html
dotnet tool工具安装 https://www.cnblogs.com/chinasoft/p/14754778.html
docker容器文件复制到宿主机 https://blog.csdn.net/qq_31880107/article/details/86623307
lldb3.9.0 安装 https://www.cnblogs.com/calvinK/p/9263696.html
dump分析 https://www.cnblogs.com/panpanwelcome/p/14283807.html
结果生产环境docker版本不够，根本不具备抓dump的条件，要通过.Net Core自带的createdump抓取dump文件，需要给容器设置cap-add，而要执行docker service update --cap-add SYS_PTRACE Service_Name，则需要指定版本API 1.41+，好巧不巧我们生产环境的docker正好差了一个版本，而升级docker需要先卸载再安装，生产环境谁敢这么操作！不死心的我发现开发环境docker版本正好符合要求，于是又尝试在开发环境搞了一波，通过docker exec -it Container_ID /bin/sh进入容器，成功的把dump文件抓了下来，结果安装lldb时又失败了，yum install libunwind始终报Error: Unable to find a match: libunwind，无奈只能走人工分析一途。

按照.Net的GC机制，内存无法释放，要么是一直升代到gen2，要么是超大字符串超过85kb直接进gen2，根据git最近的代码更新记录反查代码，似乎没发现明显会导致内存占用无法释放的情况，所以问题改为全局搜索整个应用，根据GC标志的机制，要么是root也就是程序入口有引用，要么就是static变量在引用，要么就是Singleton注入服务有引用，还或者就是IDistributedCache用了MemoryCache，但排查下来，除了一个static变量可能有点问题，其它都没问题，而static变量改为非static发到生产后，内存一直上涨的情况还是存在！

虽然暂时没了方向，但问题产生的主要原因应该是已经明确了的。既然基本可以断定问题是出现在主应用上，那监控主应用的日志可能是个主意。通过日志，发现有大量Mongo的update操作日志，但这并不能说就是Mongo的问题。由于日志量刷新太快，于是考虑通过Nginx查看日志，通过关键字筛选，居然发现主应用上有大量请求在另一个地址上，Mongo更新的请求虽然也有，但与另一个请求比起来完全是小巫见大巫，那会不会是这个请求导致的问题呢？结果查看源码，发现这个API早就已经被删除，应该是其它调用程序没有同步删除该地址的调用，想来想去，反正也不知道问题究竟在哪，做减法得了，一个一个API进行排查总可以吧！在Nginx中先拦截了这个请求再说

    location ~* ^/Request_URL 
       deny all;
    

在对应反向代理部分增加对该地址请求的deny后，想了想按业务时间来讲，Mongo的业务调用似乎也有点问题，因为这个时间不可能有人员在更新这部分数据，减法做到底，于是又把Mongo业务对应的请求地址也进行了deny，随后重启Nginx。为了更好的监控这次操作的效果，于是又把Mongo和主应用一起重启了下，随后重新开始监控。

监控下来发现这次的deny效果居然不是一般的好，主应用CPU使用率居然直接降到了个位数，内存也一直稳定保持在1G左右，最神奇的是Network网络流量也降低了不是一点半点！考虑到非Mongo更新的请求是HttpGet请求，请求量大但也没达到DDos的程度，deny后应该不会对Network有这么大的影响，而且由于该请求地址实际已不存在，.Net core对于这种请求直接返回404，也不太可能对CPU能有这么大的影响，所以问题只可能是发生在Mongo更新的这个请求上！

注释掉对Mongo更新的deny，重启Nginx后，果然主应用的各种数据又开始异常增长！因为这次没有重启主应用，监控对比非常明显

鉴于虽然Mongo的更新操作有日志，但日志不够精准，于是对相应的日志进行适当的调整优化，重新生成镜像发布到生产环境后（小公司有小公司的好啊，这种违规操作只有小公司才能做！），再通过关键字进行日志观察

所有的更新居然都发生在毫秒级，这是什么鬼？百思不得其解，继续跟踪分析，发现所有的数据居然都来源于同一个请求端，再一阵监控，发现了更诡异的事情，日志似乎是重复的！于是以某条数据记录为锚点，进一步跟踪，发现的确是1分钟左右，该条记录的更新日志就会出现一次，再进一步去Mongo跟踪数据实体，发现两次更新的数据，除了更新时间，居然没有任何变化！？但为啥会这样呢，还是不知道，看样子需要跟调用方友好沟通下才行，在此之前还是继续deny该请求再说

有点奇怪，Nginx在19:54重启deny，CPU居然没有立刻降下来，而是过了差不多到17:59才降下来，内存更是夸张到20:21才降了下来（前面有将应用改为了WorkStation GC模式）！查看日志，发现19:54之后，居然还有更新日志？明明已经没有请求了，为何还会有更新？

思前思后，结合前面日志观察到的毫秒级请求以及重复数据，突然灵光一闪，所有的问题一下子豁然开朗起来：应该是大量请求来不及处理，结合以前研究过Task的ThreadPoolTaskScheduler，所有的Task都会进入队列，来不及处理就会导致Task堆积，虽说Task堆积本身还不会导致这么大的问题，但好巧不巧，这些Task都是要执行更新操作，都顺带了一波请求数据，而这些数据因为Task的引用，GC是无法释放的，这就解释了为何内存会死命的增长！应该是Task堆积后，后续的API请求都timeout了，调用方的机制呢我也是有些了解，在请求失败后调用方为保证数据一定上传会定时重试，估计这重试频率呢就是1分钟，也就是说其实是同一批数据的更新请求，因为反复的调用，消费赶不上生产，服务器来不及处理导致Task一直堆积吃内存，最终导致OOM。再结合代码回查，因为这段代码没有使用CancellationToken，也就是说就算请求断开或者timeout了，服务器上也还是继续在处理堆积的Task，这样就解释了为何19:54已经没了请求，而服务器却直到19:59才降低了CPU使用率，因为这段时间服务器还在继续处理已经断开了的请求！

第二天与调用方沟通后，问题的原因就更明确了，因为该接口为批量更新接口，调用方每分钟调用一次批量更新500条数据，但超时时间设置的比较短，只有尴尬的5秒钟！实际5秒钟是绝对处理不完这500条数据的，在反复调整测试后，最终调整为批量每次更新100条记录，超时时间设置为40秒，同时服务端代码增加注入IHttpContextAccessor，通过判断RequestAborted来取消Task

if (httpContextAccessor.HttpContext.RequestAborted.IsCancellationRequested)

    //记录取消日志
    return;

最终监控到稳定更新完毕

可以看到中间有几次波峰，根据调用方日志，前面几个波峰因为还在调整所以还是响应超时，但CancellationToken取消了后续的任务执行，所以内存也不会死命的上涨，此时再查看下日志，的确发现了取消日志，而最后两个波峰过后，数据已同步完毕，可以看到CPU使用率降低到个位数，Network网络流量也开始变成一条水平线。

2022-01-27：优化.NET 应用程序 CPU 和内存的11 个实践 （英文地址）