日常问题排查-mq不消费

日常问题排查系列都是一些简单问题排查，笔者将在这里介绍一些排查Bug的简单技巧，同时顺便积累素材^_^。

问题现场

同事反馈应用出现了一个诡异的问题。mq在应用启动10分钟之后就开始堆积。反复重启了几次都是如此。 bug_locale

直接jstack

这种问题的分析思路还是比较直接的，直接jstack一下看看mq消费线程在干嘛。

kafka-cosume-thread#topic123# 293 waiting on com.google.common.util.concurrent.SettableFuture@ddb2dcd
   java.lang.Thread.State: WAITING
   @ sun.misc.Unsafe.park(Native Method)
   @ java.util.concurrent.locks.LockSupport.park(LockSupport.java:175)
   @ com.google.common.util.concurrent.AbstractFuture.get(AbstractFuture.java:469)
   @ com.google.common.util.concurrent.AbstractFuture$TrustedFuture.get(AbstractFuture.java:76)
   @ com.google.common.util.concurrent.Uninterruptibles.getUninterruptibly(Uninterruptibles.java:142)
   @ com.google.common.cache.LocalCache$LoadingValueReference.waitForValue(LocalCache.java:3661)
   @ com.google.common.cache.LocalCache$Segment.waitForLoadingValue(LocalCache.java:2315)
   @ com.google.common.cache.LocalCache$Segment.get(LocalCache.java:2202)
   @ com.google.common.cache.LocalCache.get(LocalCache.java:4053)
   @ com.google.common.cache.LocalCache.getOrLoad(LocalCache.java:4057)
   @ com.google.common.cache.LocalCache$LocalLoadingCache.get(LocalCache.java:4986)
   @ com.google.common.cache.LocalCache$LocalLoadingCache.getUnchecked(LocalCache.java:4992)
   @ xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx.业务代码

可以看到都是waiting在google guava cache的get上。翻一下guava cache的源代码:

LocalCache.java
    V get(K key, int hash, CacheLoader<? super K, V> loader) throws ExecutionException {
      .......
      // 如果此值已经触发loading动作，则等待loading动作完成
      if (valueReference.isLoading()) {
          return waitForLoadingValue(e, key, valueReference);
       }
      .......
     }

bug_locale

进一步分析

那么mq消费线程在等待谁呢？笔者搜索了整个stack，没有找到guavaCache的load函数相关的线程。对应guavaCache的业务代码大致如下

LocalCache.java
    private final LoadingCache<String, List<String>> CACHE = CacheBuilder.newBuilder()
            .maximumSize(10000)
            .expireAfterWrite(10, TimeUnit.MINUTES)
            .refreshAfterWrite(5, TimeUnit.MINUTES)
            .build(new CacheLoader<String, List<String>>() {
                @Override
                public List<String> load(@NotNull String key) throws Exception {
                    return doBusiness(key);
                }

                @Override
                public ListenableFuture<List<String>> reload(@NotNull String key, @NotNull List<String> oldValue) throws Exception {
                    return listeningExecutorService.submit(() -> {
                        try {
                            return doBusiness(key);
                        } catch (Exception e) {
                            LogUtil.warn(log, "刷新缓存异常");
                            return oldValue;
                        }
                    });
                }
            });

而JVM的Stack中没有任何关于doBusiness这个函数的信息。也就是没有任何loading动作在执行。mq消费线程在空等。 bug_locale

分析源代码

可以看到上面那段guavaCache的expire超时时间正好是10分钟，而这个10分钟和应用启动后10分钟无响应时间一致。由此可见，一旦expire了就会导致直接卡死。而应用刚启动首次刷新的时候触发getCache确不会，这个事情有点诡异。仔细观察上面那段代码，refreshAfterWrite的超时时间是5分钟，如果按照正常逻辑，应该不会在10分钟的时候才开始刷新。由此可见refresh的时候也卡住了。而refresh是采用线程池的，可以继续从jstack中看看refresh的线程池在做什么。

"common-pool-thread-9" #XXX waiting on java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer$ConditionObject@4b709279
   java.lang.Thread.State: TIMED_WAITING
   @ sun.misc.Unsafe.park(Native Method)
   @ java.util.concurrent.locks.LockSupport.parkNanos(LockSupport.java:215)
   @ java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer$ConditionObject.awaitNanos(AbstractQueuedSynchronizer.java:2078)
   @ java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue.poll(LinkedBlockingQueue.java:467)
   @ XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX.run(XXXTask.java)
   @ java.lang.Thread.run(Thread.java:748)

而这段XXXTask是个无限循环

class XXXTask {
 void run(){
  while(running){
   // do something 
  }
 }
}

笔者看到这里就直接明白了。guavaCache的refreshWrite和xxxTask共用了一个线程池。xxxTask是个无限循环，将线程池的所有线程占住。这样guavaCache的refreshWrite就永远躺在线程池的blockingQueue里面没有任何运行的机会。如下图所示: bug_locale

为什么一开始没有卡住

因为一开始在没有任何Cache时候，加载动作是在用户线程里的。因为当时还没有任何其它的加载任务，也就是valueReference.isLoading = false

LocalCache.java
    V get(K key, int hash, CacheLoader<? super K, V> loader) throws ExecutionException {
      .......
      // 这边是false,不走这个分支
      if (valueReference.isLoading()) {
          return waitForLoadingValue(e, key, valueReference);
       }
      .......
      // 在mq消费线程触发
      return lockedGetOrLoad(key, hash, loader);
     }

这时候再mq线程就执行了doGetCache动作，所以不会被其它任务抢占。而由于5min之后触发了线程的refresh，这时候valueReference.isLoading变为了true。并提交了reloadTask到线程池。但线程池又被其它任务占满，导致valueRefercence.isLoading一直为true。 bug_locale 由于没有达到expire时间，所以这时候一直返回旧值。在设置的expire时间之后，由于这时旧值已经过期，又由于valueReference.isLoading,所以mq线程(也就是getCache的线程一直卡住)。对应的代码如下所示:

LocalCache.java
    V get(K key, int hash, CacheLoader<? super K, V> loader) throws ExecutionException {
      .......
      if ( e != null) {
          ReferenceEntry<K, V> e = getEntry(key, hash);
          if (e != null) {
            long now = map.ticker.read();
            V value = getLiveValue(e, now);
            if (value != null) {
            // 未expire之前返回旧值
              recordRead(e, now);
              statsCounter.recordHits(1);
              // 到refresh时间往线程池提交任务，设置valueReference.isLoading=true,并返回旧值
              return scheduleRefresh(e, key, hash, value, now, loader);
            }
            ValueReference<K, V> valueReference = e.getValueReference();
            // expire了之后等待refresh的reloadTask返回，一直被block住
            if (valueReference.isLoading()) {
              return waitForLoadingValue(e, key, valueReference);
            }
          }
     }
     ......

关于guavaCache的reload

事实上，业务系统中关于guavaCache的写法中除了公用一个线程池之外，其load和reload的处理还是非常值得借鉴的。如果不重载reload,那么假设后端存储挂了，在缓存expire之后，业务系统就再也无法获取到缓存的内容。而reload的重载可以在后端存储中返回旧值，这样能够有效的避免了后端存储挂了之后的容错问题。但是，由于对于隔离性的考虑不足进而踩了这个坑。

总结

我们还是需要对各种资源(尤其是线程这样宝贵的资源)做好隔离。这样才能有效的避免其它任务的干扰。遇到类似问题时，从线程stack入手是个非常好的排查方向。

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