不停機替換線上原始碼,教你一招So Easy

jerrysun發表於2021-09-09

寫在前邊

有沒有這樣一種感受,自己寫的程式碼在開發、測試環境跑的穩得一筆,可一到線上就抽風,不是缺這個就是少那個反正就是一頓報錯,線上除錯程式碼又很麻煩,讓人頭疼得很。阿里巴巴出了一款名叫Arthas的工具,可以線上分析診斷Java程式碼,著實讓人眼前一亮。


一、Arthas 是什麼?

Arthas(阿爾薩斯) 是阿里開源的一個Java線上分析診斷工具

二、Arthas 能解決啥問題?

在日常開發上線過程中,我們多多少少都會遇到下邊這些問題,苦於無法線上除錯,只能透過老鳥的經驗來硬分析bug,效率上不去還總開口問別人答疑解惑,多少有些不好意思

  • 這個類從哪個 jar 包載入的?為什麼會報各種類相關的 Exception?

  • 我改的程式碼為什麼沒有執行到?難道是我沒 commit?分支搞錯了?

  • 遇到問題無法線上上 debug,難道只能透過加日誌再重新發布嗎?

  • 線上遇到某個使用者的資料處理有問題,但線上同樣無法 debug,線下無法重現!

  • 是否有一個全域性視角來檢視系統的執行狀況?

  • 有什麼辦法可以監控到JVM的實時執行狀態?

  • 線上程式碼有錯誤,不想重新發布?那能不能改class檔案替換一下?

三、Arthas兩種安裝、啟動方式

1、jar包啟動

wget https://alibaba.github.io/arthas/arthas-boot.jar

java -jar arthas-boot.jar --target-ip 0.0.0.0

首先想用arthas除錯專案,伺服器必須要有執行著的Java服務,demo-0.0.1-SNAPSHOT.jar就是我啟動的測試專案,啟動arthas後它會自動檢測本地所有的Java服務列出來,我們只需按照序號輸入想要除錯的專案即可,選1進入對應程式的arthas互動平臺

[root@iz2zehzeir87zi8q99krk1z data]# java -jar arthas-boot.jar   --target-ip 172.17.72.201
[INFO] arthas-boot version: 3.1.0
[INFO] Found existing java process, please choose one and hit RETURN.
* [1]: 28679 demo-0.0.1-SNAPSHOT.jar

2、線上安裝

curl -L https://alibaba.github.io/arthas/install.sh | sh

執行上面的命令會在所在的檔案中生成as.sh執行檔案
圖片描述
啟動arthas

./as.sh PID #程式id 指定JAVA程式id
./as.sh -h #h來獲取更多引數資訊

3、遠端連線:

要想使用arthas服務的 web console必須對外暴露本機ip

java -jar arthas-boot.jar --target-ip 172.17.72.201
java -jar arthas-boot.jar --telnet-port 9999 --http-port -1
./as.sh --target-ip 0.0.0.0
./as.sh --telnet-port 9999 --http-port -1

訪問arthas控制檯也有兩種方法

(1)、web console 介面

重點說明:--target-ipip 一定要是arthas所在機器對外暴露的ip,但如果用的是阿里雲機器必須要使用私有ip啟動arthas服務,但訪問必須是公網IP
圖片描述

(2)、telnet方式

telnet 10.0.2.5 8563

圖片描述
訪問 ,進入互動平臺
圖片描述

四、Arthas 命令使用

1、Dashboard 命令

檢視當前系統的實時資料皮膚,例如:伺服器thread資訊、記憶體memory、GC回收等情況
圖片描述

2、Thread(執行緒監控)

$ thread -n 3
"as-command-execute-daemon" Id=57 cpuUsage=72% RUNNABLE
    at sun.management.ThreadImpl.dumpThreads0(Native Method)
    at sun.management.ThreadImpl.getThreadInfo(ThreadImpl.java:448)
    at com.taobao.arthas.core.command.monitor200.ThreadCommand.processTopBusyThreads(ThreadCommand.java:133)
    at com.taobao.arthas.core.command.monitor200.ThreadCommand.process(ThreadCommand.java:79)
    at com.taobao.arthas.core.shell.command.impl.AnnotatedCommandImpl.process(AnnotatedCommandImpl.java:82)
    at com.taobao.arthas.core.shell.command.impl.AnnotatedCommandImpl.access$100(AnnotatedCommandImpl.java:18)
    at com.taobao.arthas.core.shell.command.impl.AnnotatedCommandImpl$ProcessHandler.handle(AnnotatedCommandImpl.java:111)
    at com.taobao.arthas.core.shell.command.impl.AnnotatedCommandImpl$ProcessHandler.handle(AnnotatedCommandImpl.java:108)
    at com.taobao.arthas.core.shell.system.impl.ProcessImpl$CommandProcessTask.run(ProcessImpl.java:370)
    at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.runWorker(ThreadPoolExecutor.java:1149)
    at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$Worker.run(ThreadPoolExecutor.java:624)
    at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)

    Number of locked synchronizers = 1 
    - java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$Worker@a2f70c7

可以看到這個執行緒是被synchroned關鍵字鎖導致的阻塞 ,目前只支援找出synchronized關鍵字阻塞住的執行緒, 如果是java.util.concurrent.Lock, 目前還不支援。

Number of locked synchronizers = 1
    - java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$Worker@a2f70c7
thread -n 3 #當前最忙的前N個執行緒
thread -b, ##找出當前阻塞其他執行緒的執行緒
thread -n 3 -i 1000 #間隔一定時間後展示

重點學習thread -b, ##找出當前阻塞其他執行緒的執行緒

3、JVM (jvm實時執行狀態,記憶體使用情況等)

$ jvm
 RUNTIME                                                                                                                                                                                                                                    
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
 MACHINE-NAME                                                       28679@iz2zehzeir87zi8q99krk1z                                                                                                                                           
 JVM-START-TIME                                                     2019-03-28 17:32:16                                                                                                                                                     
 MANAGEMENT-SPEC-VERSION                                            1.2                                                                                                                                                                     
 SPEC-NAME                                                          Java Virtual Machine Specification                                                                                                                                      
 SPEC-VENDOR                                                        Oracle Corporation                                                                                                                                                      
 SPEC-VERSION                                                       1.8                                                                                                                                                                     
 VM-NAME                                                            Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM                                                                                                                                       
 VM-VENDOR                                                          Oracle Corporation                                                                                                                                                      
 VM-VERSION                                                         25.191-b12                                                                                                                                                              
 INPUT-ARGUMENTS                                                    []                                                                                                                                                                      
 CLASS-PATH                                                         demo-0.0.1-SNAPSHOT.jar                                                                                                                                                 
 BOOT-CLASS-PATH                                                    /usr/local/jdk/jre/lib/resources.jar:/usr/local/jdk/jre/lib/rt.jar:/usr/local/jdk/jre/lib/sunrsasign.jar:/usr/local/jdk/jre/lib/jsse.jar:/usr/local/jdk/jre/lib/jce.jar 
                                                                    :/usr/local/jdk/jre/lib/charsets.jar:/usr/local/jdk/jre/lib/jfr.jar:/usr/local/jdk/jre/classes                                                                          
 LIBRARY-PATH                                                       /usr/java/packages/lib/amd64:/usr/lib64:/lib64:/lib:/usr/lib       

4、trace (當前方法內部呼叫路徑,路徑上每個節點的耗時)

$ trace #類名  #方法名 

圖片描述
對於執行耗時相對較長的方法,呼叫鏈路耗時屬性會高亮顯示方便排查
圖片描述

引數 -j 可以過濾jdk的函式 trace -j com.example.demo.controller index2
引數 #cost 可以按執行耗時毫秒ms過濾 trace -j com.example.demo.controller index2 ’#cost >10‘

5、watch

當前方法執行資料觀測,能觀察到的範圍為:返回值、丟擲異常、入參

$ trace #類名  #方法名 "{params,target,returnObj,throwExp }" 
OGNL 表示式 {params,target,returnObj,throwExp }

throwExp:異常
params :入參(陣列),單個引數params【0】
returnObj:返回值

$ watch com.example.demo.controller index2 "{params,target,returnObj}" -x 5
Press Q or Ctrl+C to abort.
Affect(class-cnt:1 , method-cnt:1) cost in 81 ms.
ts=2019-03-29 14:24:14; [cost=1000.746582ms] result=@ArrayList[
    @Object[][
        @String[辛志富],
    ],
    @controller[
    ],
    @String[index2],
]

6、stack

當前方法被呼叫的路徑,顯示當前方法被那些方法呼叫

public static String uuidOne() {
    return uuidTwo();
}
public static String uuidTwo() {
    return UUID.randomUUID().toString().replaceAll("-", "");
}
$ stack  com.example.demo.controller uuidTwo
Press Q or Ctrl+C to abort.
Affect(class-cnt:1 , method-cnt:1) cost in 58 ms.
ts=2019-03-29 14:38:19;thread_name=http-nio-8888-exec-5;id=13;is_daemon=true;priority=5;TCCL=org.springframework.boot.web.embedded.tomcat.TomcatEmbeddedWebappClassLoader@525b461a
    @com.example.demo.controller.uuidOne()
        at com.example.demo.controller.index2(controller.java:31)
        at sun.reflect.GeneratedMethodAccessor36.invoke(null:-1)
        at sun.reflect.DelegatingMethodAccessorImpl.invoke(DelegatingMethodAccessorImpl.java:43)

7、monitor 命令

監控類、方法的呼叫進行監控,呼叫次數、成功次數、失敗次數、平均響應時長、失敗率等

$ monitor -c 4 com.example.demo.controller uuidTwo
Press Q or Ctrl+C to abort.
Affect(class-cnt:1 , method-cnt:1) cost in 56 ms.
 timestamp            class                        method   total  success  fail  avg-rt(ms)  fail-rate                                                                                                                                     
--------------------------------------------------------------------------------------------------------                                                                                                                                    
 2019-03-29 14:55:40  com.example.demo.controller  uuidTwo  7      7        0     0.18        0.00%      

8、classloader 命令

將JVM中所有的類載入器統計出來,樹狀展示

$ classloader #每種classloader載入類的個樹
 name                                                    numberOfInstances  loadedCountTotal                                                                                                                                                
 org.springframework.boot.loader.LaunchedURLClassLoader  1                  4463                                                                                                                                                            
 com.taobao.arthas.agent.ArthasClassloader               2                  3631                                                                                                                                                            
 BootstrapClassLoader                                    1                  2961                                                                                                                                                            
 java.net.FactoryURLClassLoader                          1                  835                                                                                                                                                             
 sun.misc.Launcher$AppClassLoader                        1                  46                                                                                                                                                              
 sun.reflect.DelegatingClassLoader                       41                 41                                                                                                                                                              
 sun.misc.Launcher$ExtClassLoader                        1                  25                                                                                                                                                              
Affect(row-cnt:7) cost in 7 ms.
$ classloader -t    # 類載入器間的層級關係
+-BootstrapClassLoader                                                                                                                                                                                                                      
+-sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@1959f618                                                                                                                                                                                                 
  +-com.taobao.arthas.agent.ArthasClassloader@5fc476c6                                                                                                                                                                                      
  +-com.taobao.arthas.agent.ArthasClassloader@5017e14b                                                                                                                                                                                      
  +-sun.misc.Launcher$AppClassLoader@5c647e05                                                                                                                                                                                               
    +-java.net.FactoryURLClassLoader@4ad317f0                                                                                                                                                                                               
    +-org.springframework.boot.loader.LaunchedURLClassLoader@20ad9418                                                                                                                                                                       
Affect(row-cnt:7) cost in 5 ms

五、線上程式碼熱更新(動態修改上線專案程式碼)

手動在程式碼中拋異常,不停機不重新發包的情況下,修改線上程式碼
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啟動服務也達到我們預期異常
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替換程式碼的流程:

1、jad命令 將需要更改的檔案先進行反編譯,儲存下來 ,編譯器修改

$ jad --source--only com.example.demo.DemoApplication > /data/DemoApplication.java

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修改完以後需要將類重新載入到JVM

2、SC命令 查詢當前類是哪個classLoader載入的

$ sc -d *DemoApplication | grep classLoader

 classLoaderHash   20ad9418 #類載入器  編號     

3、MC命令 用指定的classloader重新將類在記憶體中編譯

$ mc -c 20ad9418 /data/DemoApplication.java -d /data 
Memory compiler output:
/data/com/example/demo/DemoApplication.class

4、redefine命令 將編譯後的類載入到JVM

上邊編譯後的.class檔案地址

$ redefine /data/com/example/demo/DemoApplication.class  
redefine success, size: 1

檔案替換後我們再次訪問一下程式,發現異常沒有了程式已經是我們修改正確後的,class檔案替換成功

這樣我們就用arthas現實了不停機、不發包替換了生產環境的Java程式碼,功能確實比較強大,本文只揭開了arthas強大功能的冰山一角,後續將出更詳細的文章,方便大家一起學習
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水文一篇希望對您有一點幫助,學無止境,加油!


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