案例分享：巧用各种工具提升无源码系统的性能和稳定性

Posted 2020-12-21

案例分享：巧用各种工具提升无源码系统的性能和稳定性

导读：在没有核心系统源码的情况下，修改源码打印耗时的方法无法使用，通过tcpdump、wireshark、gdb、010 editor、火焰图、ida、数据库抓sql耗时语句、oracle ash报告、loadrunner等工具找到了服务器tps上不去，C程序进程随机挂掉的问题，并顺利解决，收获颇多。

杨振，宜信工程师，前微博feed组工程师，对源码学习感兴趣

董建，宜信工程师，前微博工程师，关注大数据和高可用技术

背景：

公司最近新上线一个系统，主要架构如下：

测试环境系统部署后，出现了两个问题：

1. loadrunner压测tps上不去，压测java接口tps 单机只能到100多tps就上不去了，耗时从单次访问的100ms上升到110并发时的1s左右。
   2.压测期间C服务器1 经常不定时挂掉。

因为某些原因，该项目C相关程序没有源码，只有安装部署文件，为了解决上述两个问题，我们几个同事和重庆同事一块参与问题排查和解决。因为没有源码，中间经历了层层波折，经过一个月努力，终于解决了上述两个问题，整个排查过程学到了很多知识。

用到的分析工具：
1.tcpdump,
2.wireshark,
3.gdb,
4.010 editor,
5.火焰图，
6.ida,
7.数据库抓sql耗时语句，
8.oracle ash报告，
9.loadrunner

几句话总结：

1. C程序客户端socket长连接调用C服务端存在性能瓶颈，通过tcpdump,wireshark 二进制分析出传输协议后改用java调用C服务端，单机tps提升1倍，性能提升3倍
2. 数据库语句存在for update 语句导致并发上不去，经过分析从业务上采用sequence 替换for update语句，并通过010 editor直接修改二进制 修改for update 语句相关逻辑为sequence ，系统具备了扩容服务器tps也能同步提升的能力
3. 数据库insert语句并发情况下存在瓶颈，扩大oracle redo log日志大小解决，继续提升tps40%。
4. 程序进程随机挂掉，通过gdb分析core dump文件，定位到在并发情况下程序中使用的gethostbyname有问题，采用临时方法解决。

分析过程：

1.第一次瓶颈定位
刚开始排查问题时，loadrunner压测java接口，并发用户从0逐渐增加到110个的情况下，tps到100左右就不再提升，响应耗时从100ms增大到1s。此时我们的分析重点是谁是当前的主要瓶颈

再看一遍架构图， 图中5个节点都有可能是瓶颈点，数据库此时我们通过数据库dba管理权限抓取耗时sql,没抓取到，先排除数据库问题，java的我们打印分步耗时日志，定位到jni调用 c客户端耗时占比最大。这时瓶颈点初步定位到C客户端，C服务端1，C服务端2 这三个节点。

因为没有源码，我们采用tcpdump抓包分析，在C服务器1上

tcpdump -i eth0 -s 0 -w aa.txt host java客户端ip

抓出的包用wireshark分析

通过追踪流-TCP流 分析服务端耗时并没有变的太大，因为C客户端和C服务端是长连接，多个请求可能会共用一个连接，所以此时分析出的数据可能会不太准，因此我们采用loadrunner压测，其它条件不变，一台C服务器1和两台C服务器1分别查看耗时变化，
其它条件不变，一台java服务器和两台java服务器分别查看耗时变化.

最终定位到是C客户端的问题。（ps:在wireshark的分析数据时还跟秦迪大师弄明白了tcp延迟确认）

2.改造C客户端
C客户端和C服务端是通过长连接通信的，直接改造C代码难度较大，所有我们准备把C替换成java，这就需要分析C之间通信传参时候用的什么协议，然后根据这个协议用java重写。我们根据之前的经验推测出了编码协议，用wireshark分析二进制确认确实是这种编码。

我们根据这种协议编码采用java重写后，同样在110并发用户情况下，tps提升到了210（提升两倍），耗时降到了330ms(是原来的三分之一)

3.第二次瓶颈定位。

经过第二步优化后tps提升了两倍，但是此时扩容tomcat,扩容C服务器，tps就维持在210左右，不会变高了。因此我们继续进行定位新的瓶颈点。此时找dba要到一个实时查看oracle 耗时sql的语句

select
(select b.SQL_TEXT from v$sqlarea b where b.SQL_ID=a.SQL_ID ) sqltxt,
(select c.SQL_FULLTEXT from v$sqlarea c where c.SQL_ID=a.SQL_ID ) sqlfulltxt,
a.username, a.LAST_CALL_ET,a.MACHINE ,a.command, a.EVENT, a.SQL_ID ,a.SID,a.SERIAL#,
‘alter system kill session ‘‘‘ || a.SID ||‘,‘||a.SERIAL# ||‘‘‘;‘ as killstment
from v$session a
where a.STATUS = ‘ACTIVE‘
and a.USERNAME not in (‘SYS‘, ‘SYSTEM‘)
order by
a.LAST_CALL_ET desc ,a.username,a.MACHINE ,a.command, a.EVENT, a.SQL_ID ,a.SID;

发现有个for update的sql 并发量大的时候部分请求 LAST_CALL_ET列的值能达到6秒，for update导致了所有请求被串行执行，影响了并发能力。我们经过分析业务逻辑后，用sequence暂时替换 for update 语句，但是我们没有源码，没法修改，后来又通过010 editor 直接修改二进制文件，通过010 editor 查询找到了 for update 语句，顺利替换。

替换后，4台C服务器tps达到了580，提升了2.7倍（580/210），系统初步具备了横向扩展能力

4.第三次瓶颈定位。

经过上一步改造，4台C服务器时系统的tps提升了2.7倍，但是并没有提升到4倍(210*4=840)，没有线性提升，说明还是有别的瓶颈，又通过dba上边给的sql发现insert 语句偶尔耗时也很长，在1s左右，EVENT等待事件是IO事件，DBA同事给修改了redo log file 大小（这个是测试环境Oracle，之前没有优化），从默认的50M，修改为1G, tps 提升到了640 （还没提升到4倍，也就是说还有瓶颈，可能还是数据库，但因为数据库暂时没办法抓取到毫秒级的耗时sql,没再继续追查）

经过这几次性能提升，加上我们测试服务器配置都不高，如果线上服务器性能预估能达到1000tps,基本满足眼前需求，因此就没再继续进行性能优化。

5.程序进程随机挂掉问题。
压测过程中，C服务器进程经常随机挂掉，通过tail -f /var/log/messages 发现生成了core dump 文件，但是又被系统自动删除了。董建查到了开启core dupm文件的方法，如下：

a、ulimit -c
查看是否为0，如果为0，表示coredump文件设置为0，需要修改为不限制

ulimit -c unlimited

b、修改/etc/abrt/abrt-action-save-package-data.conf

ProcessUnpackaged = yes

修改后进程又崩溃时core dump 文件生成了，进入core dump 目录进行调试
gdb 脚本路径 coredump

bt 显示堆栈信息

继续执行如下命令
f 0

set print pretty on
info local //显示当前函数中的局部变量信息。

通过p命令查看里边变量的值

发现变量thishost->h_addr_list的值为null
我们分析可能是并发请求时有方法不是线程安全的导致这个值为null，从而引起了进程crash，继续调试。

在gdb中 set logging on 把调试信息输出到文件

thread apply all bt 输出所有的线程信息。

退出gdb

grep --color -i clientconnect -C5 gdb.txt

确实有两个线程并发在访问

通过ida工具反编译so,最终定位到以下语句在并发时有问题，thishost中的变量可能会被另一个线程在一瞬间初始化为null。

thishost = gethostbyname((const char )hostname);
ip = inet_ntoa((struct in_addr )thishost->h_addr_list);

根据我们的项目特点，因为我们没有远程调用，C服务端1和C服务端2都部署在了同一台服务器上，所以我们通过修改二进制把地址暂时写死成了127.0.0.1，把ip = inet_ntoa((struct in_addr )*thishost->h_addr_list);修改成了空指令，重新部署后没再出现系统崩溃的问题。

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