主頁 > 後端開發 > Json 序列化框架導致 CPU 使用率過高

Json 序列化框架導致 CPU 使用率過高

2022-05-22 09:16:10 後端開發

問題現象：CPU 負載過高

我們線上的 jenkins 系統，時不時會發生 CPU 負載過高的現象，

CPU 負載過高后，SRE 同學會收到電話告警，

在我們的監控系統中，可以看到，某些時候，CPU 的負載確實會很高，如下圖：
file

問題排查

Jenkins 系統本身是一個 Java 程式，應對 Java 程式導致的 CPU 使用率過高這一問題，GitHub 上有現成的解決方案：show-busy-java-threads，

下載鏈接如下：

  • GitHub：show-busy-java-threads
  • Gitee：show-busiest-java-threads

登錄上機器，在 CPU 使用率高時候，執行 show-busy-java-threads 腳本：./show-busy-java-threads，

摘選其中的一些輸出如下：

The stack of busy(25.0%) thread(20239/0x4f0f) of java process(248927) of user(jenkins):
"Handling GET /job/jenkins-test-job/api/json from 172.168.1.1 : qtp1641808846-3127" #3127 prio=5 os_prio=0 tid=0x00007f7380014000 nid=0x4f0f runnable [0x00007f722c392000]
   java.lang.Thread.State: RUNNABLE
        at java.util.Arrays.copyOfRange(Arrays.java:3664)
        at java.lang.String.<init>(String.java:207)
        at java.lang.String.substring(String.java:1933)
        at net.sf.json.util.JSONTokener.matches(JSONTokener.java:110)
        at net.sf.json.JSONObject._fromJSONTokener(JSONObject.java:912)
        at net.sf.json.JSONObject.fromObject(JSONObject.java:156)
        at net.sf.json.util.JSONTokener.nextValue(JSONTokener.java:348)
        at net.sf.json.JSONArray._fromJSONTokener(JSONArray.java:1131)
        at net.sf.json.JSONArray.fromObject(JSONArray.java:125)
        at net.sf.json.util.JSONTokener.nextValue(JSONTokener.java:351)
        at net.sf.json.JSONObject._fromJSONTokener(JSONObject.java:955)
        at net.sf.json.JSONObject.fromObject(JSONObject.java:156)
        at net.sf.json.util.JSONTokener.nextValue(JSONTokener.java:348)
        at net.sf.json.JSONObject._fromJSONTokener(JSONObject.java:955)
        at net.sf.json.JSONObject.fromObject(JSONObject.java:156)
        at net.sf.json.util.JSONTokener.nextValue(JSONTokener.java:348)
        at net.sf.json.JSONObject._fromJSONTokener(JSONObject.java:955)
        at net.sf.json.JSONObject.fromObject(JSONObject.java:156)
        at net.sf.json.util.JSONTokener.nextValue(JSONTokener.java:348)
        at net.sf.json.JSONObject._fromJSONTokener(JSONObject.java:955)
        at net.sf.json.JSONObject._fromString(JSONObject.java:1145)
        at net.sf.json.JSONObject.fromObject(JSONObject.java:162)
        at net.sf.json.JSONObject.fromObject(JSONObject.java:132)
        at sam.Sam.sendRequestReturnJson(Sam.java:517)
        at sam.Sam.getPermissionByUser(Sam.java:225)
        at sam.Sam.checkUserPermissionLocal(Sam.java:243)
        at com.michelin.cio.hudson.plugins.rolestrategy.PermissionCache.getPermissionSam(RoleMap.java:155)
        at com.michelin.cio.hudson.plugins.rolestrategy.PermissionCache.getPermission(RoleMap.java:106)
        at com.michelin.cio.hudson.plugins.rolestrategy.RoleMap.hasPermission(RoleMap.java:220)
        at com.michelin.cio.hudson.plugins.rolestrategy.RoleMap.access$000(RoleMap.java:166)
        at com.michelin.cio.hudson.plugins.rolestrategy.RoleMap$AclImpl.hasPermission(RoleMap.java:569)
        at hudson.security.SidACL._hasPermission(SidACL.java:70)

從上面的輸出可以看到，25.0% 的 CPU 資源在處理 Handling GET /job/jenkins-test-job/api/json from 172.168.1.1 這個請求，

運維同學根據這個 ip ，定位到發起請求的是某同學 A，這個同學在跑一些定時任務，定時拉取 job 的執行結果，

問題是當我直接訪問這個介面：/job/jenkins-test-job/api/json 時，回傳并不慢，幾乎很快就可以回傳，問題應該不是這個介面的問題，

我們接著從 ./show-busy-java-threads 輸出往下看：看到其中有問題的呼叫堆疊：

at net.sf.json.JSONObject.fromObject(JSONObject.java:132)
at sam.Sam.sendRequestReturnJson(Sam.java:517)
at sam.Sam.getPermissionByUser(Sam.java:225)
at sam.Sam.checkUserPermissionLocal(Sam.java:243)

看起來是這個 Sam 校驗用戶權限導致的 CPU 使用率過高，而接著看上面的代碼 net.sf.json.JSONObject.fromObject，這個是在做 json 的反序列化，

通常來說，json 的序列化、反序列化都是比較費 CPU 的，更糟糕的是，這里用到的 json 序列化框架是 net.sf.json，而不是 Java 常用的 jackson 和 gson 等，

直覺告訴我，肯定是這個 net.sf.json 反序列化引起的 CPU 使用率過高問題，

備注：

通過跟之前維護 jenkins 的同學了解到，他們基于 role-strategy 插件，重寫了 jenkins 權限驗證邏輯，用的就是 Sam 權限，翻看 sam 權限插件的代碼，確實有用 net.sf.json 做 json 反序列化，

到這里，定位到大概率是 Sam 權限插件的 net.sf.json 反序列化引起的問題，

問題復現

為了驗證這個問題，我們拿到 Sam 權限插件的代碼，找到出問題的關鍵代碼：

public void getPermissionByUser(String email) {
    JSONObject params = new JSONObject();
    params.put("user_email", email);
    params.put("subsystem_id", SAM_JENKINS_SUM_SYSTEM_ID);

    JSONObject res = sendRequestReturnJson(URL, "GET", params);
    if (res.get("success").equals(true)) {
        cacheUserPermission(params.getString("user_email"), res.getJSONObject("permission").getJSONObject(email).getJSONObject("SERVICE"));
    }
}

public static JSONObject sendRequestReturnJson(String endpoint, String method, JSONObject params) {
    if (method.equals("POST")) {
        return JSONObject.fromObject(sendPostRequest(endpoint, params));
    } else if (method.equals("GET")) {
        return JSONObject.fromObject(sendGetRequest(endpoint, params));
    }
    return new JSONObject();
}

可以看到，這段代碼會根據用戶郵箱，發送 http 請求呼叫 Sam 系統，獲取用戶的權限資料，然后將資料反序列化成 JSONObject，即：
JSONObject.fromObject(sendGetRequest(endpoint, params, token))

在本地，通過復現 A 同學的請求，發現這個請求確實比較慢，而且費 CPU，通過 debug 得知，這個用戶回傳的 json 資料有 1M 左右，json 反序列化 CPU 打滿，

而通過其他用戶請求，發現處理很快，回傳的 json 資料也比較小，

到這里，確認就是 net.sf.json 框架的反序列化性能問題，引起的 CPU 使用率過高，我們需要替換成其他高性能的 json 序列化框架，

備選有：gson、jackson、fastjson等，fastjson 因為經常出安全漏洞，暫不考慮，我們考慮從 gson、jackson 選擇一個，

在選定之前，先對 gson、jackson， 的性能做個基準測驗，并與 net.sf.json 做對比，

JMH 基準測驗 json 框架性能

Json 框架的性能測驗，我們選用 JMH 框架，

JMH 框架是 JDK 官方提供的性能基準測驗套件，參考：https://github.com/openjdk/jmh

代碼如下：

import com.fasterxml.jackson.databind.JsonNode;
import com.fasterxml.jackson.databind.ObjectMapper;
import com.google.gson.Gson;
import com.google.gson.JsonObject;
import net.sf.json.JSONObject;
import org.apache.commons.io.FileUtils;
import org.openjdk.jmh.annotations.Benchmark;
import org.openjdk.jmh.annotations.BenchmarkMode;
import org.openjdk.jmh.annotations.Mode;
import org.openjdk.jmh.annotations.OutputTimeUnit;
import org.openjdk.jmh.annotations.Param;
import org.openjdk.jmh.annotations.Scope;
import org.openjdk.jmh.annotations.Setup;
import org.openjdk.jmh.annotations.State;
import org.openjdk.jmh.results.format.ResultFormatType;
import org.openjdk.jmh.runner.Runner;
import org.openjdk.jmh.runner.RunnerException;
import org.openjdk.jmh.runner.options.Options;
import org.openjdk.jmh.runner.options.OptionsBuilder;
import org.springframework.util.ResourceUtils;

import java.io.File;
import java.io.IOException;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

@BenchmarkMode(Mode.AverageTime)
@OutputTimeUnit(TimeUnit.MILLISECONDS)
@State(Scope.Benchmark)
public class JsonBenchmark {

    @Param({"10", "100", "500"})
    private int length;

    private String json;

    private String email = "[email protected]";
    private String path = "classpath:sam.json";

    @Benchmark
    public void testGson() throws IOException {
        Gson gson = new Gson();
        JsonObject root = gson.fromJson(json, JsonObject.class);

        if (root.getAsJsonObject("success").getAsBoolean()) {
            JsonObject services = root.get("permission").getAsJsonObject()
                    .get(email).getAsJsonObject()
                    .get("SERVICE").getAsJsonObject();
            System.out.println(services.size());
        }
    }

    @Benchmark
    public void testJackson() throws IOException {
        ObjectMapper objectMapper = new ObjectMapper();
        JsonNode root = objectMapper.readTree(json);

        if (root.get("success").asBoolean()) {
            JsonNode services = root.get("permission").get(email).get("SERVICE");
            System.out.println(services.size());
        }
    }

    @Benchmark
    public void testJsonObject() throws IOException {
        JSONObject root = JSONObject.fromObject(json);
        if (root.get("success").equals(true)) {
            JSONObject services = root.getJSONObject("permission").getJSONObject(email).getJSONObject("SERVICE");
            System.out.println(services.size());
        }
    }

    @Setup
    public void prepare() throws IOException {
        File file = ResourceUtils.getFile(path);
        json = FileUtils.readFileToString(file);
    }

    public static void main(String[] args) throws RunnerException {
        Options options = new OptionsBuilder()
                .include(JsonBenchmark.class.getSimpleName())
                .forks(1)
                .warmupIterations(5)
                .measurementIterations(2)
//                .output("/Users/wxweven/Benchmark.log")
                .result("result.json")
                .resultFormat(ResultFormatType.JSON)
                .build();
        new Runner(options).run();
    }
}

測驗的結果如下：

Benchmark                     (length)  Mode  Cnt     Score   Error  Units
JsonBenchmark.testGson              10  avgt    2     7.979          ms/op
JsonBenchmark.testGson             100  avgt    2     8.958          ms/op
JsonBenchmark.testGson             500  avgt    2     9.975          ms/op
JsonBenchmark.testJackson           10  avgt    2    10.393          ms/op
JsonBenchmark.testJackson          100  avgt    2    12.214          ms/op
JsonBenchmark.testJackson          500  avgt    2    10.548          ms/op
JsonBenchmark.testJsonObject        10  avgt    2  1350.788          ms/op
JsonBenchmark.testJsonObject       100  avgt    2  1350.583          ms/op
JsonBenchmark.testJsonObject       500  avgt    2  1381.046          ms/op

可以看到，gson 和 jackson 性能接近，但是 jsonlib 性能就很差，比另外兩個慢 100 多倍，
綜合考慮性能、api 易用性等，選定 gson 作為替代方案，

替換成 gson

將之前的代碼替換成 gson，代碼如下：

public void getPermissionByUser(String email) {
    JSONObject params = new JSONObject();
    params.put("user_email", email);
    params.put("subsystem_id", SAM_JENKINS_SUM_SYSTEM_ID);

    JsonObject res = sendRequestReturnJsonV2(URL, "GET", params);
    if (res.get("success").getAsBoolean()) {
        cacheUserPermission(params.getString("user_email"), res.getAsJsonObject("permission").getAsJsonObject(email).getAsJsonObject("SERVICE"));
    }
        
}

public static JsonObject sendRequestReturnJsonV2(String endpoint, String method, JSONObject params) throws IOException {
    if (method.equals("POST")) {
        return GSON.fromJson(sendPostRequest(endpoint, params, token), JsonObject.class);
    } else if (method.equals("GET")) {
        return GSON.fromJson(sendGetRequest(endpoint, params, token), JsonObject.class);
    }

    return new JsonObject();
}

重新編譯權限插件后上線，再次查看 CPU 負載監控，發現 CPU 負載確實降下來了（05/13晚上 0 點左右上線的），
file

再次重新編譯，問題得到解決，

結束語

這個問題，前前后后花費了不少時間，也困擾了 DevOps 團隊比較久，經過大家的齊心協力，總算是把問題給解決了，

這篇文章也是對之前排查、解決問題的一個總結，
同時，也提醒大家，在使用第三方 jar 包的時候，一定要注意該 jar 包有沒有性能、安全等問題，如果不確定的話，可以用 JMH 等手段自己測驗以下，

我是梅小西，最近在某東南亞電商公司做 DevOps 的相關事情，從本期開始，將陸續分享基于 Jenkins 的 CI/CD 作業流，包括 Jenkins On k8s 等，
如果你對 Java 或者 Jenkins 等感興趣，歡迎與我聯系，微信：wxweven（備注 DevOps）

本文由博客群發一文多發等運營工具平臺 OpenWrite 發布

轉載請註明出處，本文鏈接：https://www.uj5u.com/houduan/479203.html

標籤：Java

上一篇：InputStream--使用詳解

下一篇：String型別的date物件之間相互轉換的示例分享

標籤雲
其他(157675) Python(38076) JavaScript(25376) Java(17977) C(15215) 區塊鏈(8255) C＃(7972) AI(7469) 爪哇(7425) MySQL(7132) html(6777) 基礎類(6313) sql(6102) 熊猫(6058) PHP(5869) 数组(5741) R(5409) Linux(5327) 反应(5209) 腳本語言(PerlPython)(5129) 非技術區(4971) Android(4554) 数据框(4311) css(4259) 节点.js(4032) C語言(3288) json(3245) 列表(3129) 扑(3119) C++語言(3117) 安卓(2998) 打字稿(2995) VBA(2789) Java相關(2746) 疑難問題(2699) 细绳(2522) 單片機工控(2479) iOS(2429) ASP.NET(2402) MongoDB(2323) 麻木的(2285) 正则表达式(2254) 字典(2211) 循环(2198) 迅速(2185) 擅长(2169) 镖(2155) 功能(1967) .NET技术(1958) Web開發(1951) python-3.x(1918) HtmlCss(1915) 弹簧靴(1913) C++(1909) xml(1889) PostgreSQL(1872) .NETCore(1853) 谷歌表格(1846) Unity3D(1843) for循环(1842)

熱門瀏覽
  • 【C++】Microsoft C++、C 和匯編程式檔案

    ......

    uj5u.com 2020-09-10 00:57:23 more
  • 例外宣告

    相比于斷言適用于排除邏輯上不可能存在的狀態，例外通常是用于邏輯上可能發生的錯誤。 例外宣告 Item 1：當函式不可能拋出例外或不能接受拋出例外時，使用noexcept 理由 如果不打算拋出例外的話，程式就會認為無法處理這種錯誤，并且應當盡早終止，如此可以有效地阻止例外的傳播與擴散。 示例 //不可 ......

    uj5u.com 2020-09-10 00:57:27 more
  • Codeforces 1400E Clear the Multiset(貪心 + 分治)

    鏈接：https://codeforces.com/problemset/problem/1400/E 來源：Codeforces 思路：給你一個陣列，現在你可以進行兩種操作，操作1：將一段沒有 0 的區間進行減一的操作，操作2：將 i 位置上的元素歸零。最終問：將這個陣列的全部元素歸零后操作的最少 ......

    uj5u.com 2020-09-10 00:57:30 more
  • UVA11610 【Reverse Prime】

    本人看到此題沒有翻譯，就附帶了一個自己的翻譯版本 思考 這一題，它的第一個要求是找出所有 $7$ 位反向質數及其質因數的個數。 我們應該需要質數篩篩選1~$10^{7}$的所有數，這里就不慢慢介紹了。但是，重讀題，我們突然發現反向質數都是 $7$ 位，而將它反過來后的數字卻是 $6$ 位數，這就說明 ......

    uj5u.com 2020-09-10 00:57:36 more
  • 統計區間素數數量

    1 #pragma GCC optimize(2) 2 #include <bits/stdc++.h> 3 using namespace std; 4 bool isprime[1000000010]; 5 vector<int> prime; 6 inline int getlist(int ......

    uj5u.com 2020-09-10 00:57:47 more
  • C/C++編程筆記：C++中的 const 變數詳解，教你正確認識const用法

    1、C中的const 1、區域const變數存放在堆疊區中，會分配記憶體（也就是說可以通過地址間接修改變數的值）。測驗代碼如下： 運行結果： 2、全域const變數存放在只讀資料段（不能通過地址修改，會發生寫入錯誤）， 默認為外部聯編，可以給其他源檔案使用（需要用extern關鍵字修飾） 運行結果： ......

    uj5u.com 2020-09-10 00:58:04 more
  • 【C++犯錯記錄】VS2019 MFC添加資源不懂如何修改資源宏ID

    1. 首先在資源視圖中，添加資源 2. 點擊新添加的資源，復制自動生成的ID 3. 在解決方案資源管理器中找到Resource.h檔案，編輯，使用整個專案搜索和替換的方式快速替換 宏宣告 4. Ctrl+Shift+F 全域搜索，點擊查找全部，然后逐個替換 5. 為什么使用搜索替換而不使用屬性視窗直 ......

    uj5u.com 2020-09-10 00:59:11 more
  • 【C++犯錯記錄】VS2019 MFC不懂的批量添加資源

    1. 打開資源頭檔案Resource.h，在其中預先定義好宏 ID（不清楚其實ID值應該設定多少，可以先新建一個相同的資源項，再在這個資源的ID值的基礎上遞增即可） 2. 在資源視圖中選中專案資源，按F7編輯資源檔案，按 ID 型別 相對路徑的形式添加 資源。（別忘了先把檔案拷貝到專案中的res檔案 ......

    uj5u.com 2020-09-10 01:00:19 more
  • C/C++編程筆記：關于C++的參考型別，專供新手入門使用

    今天要講的是C++中我最喜歡的一個用法——參考，也叫別名。 參考就是給一個變數名取一個變數名，方便我們間接地使用這個變數。我們可以給一個變數創建N個參考，這N + 1個變數共享了同一塊記憶體區域。(參考型別的變數會占用記憶體空間，占用的記憶體空間的大小和指標型別的大小是相同的。雖然參考是一個物件的別名，但 ......

    uj5u.com 2020-09-10 01:00:22 more
  • 【C/C++編程筆記】從頭開始學習C ++：初學者完整指南

    眾所周知，C ++的學習曲線陡峭，但是花時間學習這種語言將為您的職業帶來奇跡，并使您與其他開發人員區分開。您會更輕松地學習新語言，形成真正的解決問題的技能，并在編程的基礎上打下堅實的基礎。 C ++將幫助您養成良好的編程習慣（即清晰一致的編碼風格，在撰寫代碼時注釋代碼，并限制類內部的可見性），并且由 ......

    uj5u.com 2020-09-10 01:00:41 more
最新发布
  • Rust中的智能指標:Box<T> Rc<T> Arc<T> Cell<T> RefCell<T> Weak

    Rust中的智能指標是什么 智能指標（smart pointers）是一類資料結構，是擁有資料所有權和額外功能的指標。是指標的進一步發展 指標（pointer）是一個包含記憶體地址的變數的通用概念。這個地址參考，或 ” 指向”（points at）一些其 他資料 。參考以 & 符號為標志并借用了他們所 ......

    uj5u.com 2023-04-20 07:24:10 more
  • Java的值傳遞和參考傳遞

    值傳遞不會改變本身，參考傳遞（如果傳遞的值需要實體化到堆里）如果發生修改了會改變本身。 1.基本資料型別都是值傳遞 package com.example.basic; public class Test { public static void main(String[] args) { int ......

    uj5u.com 2023-04-20 07:24:04 more
  • [2]SpinalHDL教程——Scala簡單入門

    第一個 Scala 程式 shell里面輸入 $ scala scala> 1 + 1 res0: Int = 2 scala> println("Hello World!") Hello World! 檔案形式 object HelloWorld { /* 這是我的第一個 Scala 程式 * 以 ......

    uj5u.com 2023-04-20 07:23:58 more
  • 理解函式指標和回呼函式

    理解 函式指標 指向函式的指標。比如： 理解函式指標的偽代碼 void (*p)(int type, char *data); // 定義一個函式指標p void func(int type, char *data); // 宣告一個函式func p = func; // 將指標p指向函式func ......

    uj5u.com 2023-04-20 07:23:52 more
  • Django筆記二十五之資料庫函式之日期函式

    本文首發于公眾號：Hunter后端 原文鏈接：Django筆記二十五之資料庫函式之日期函式 日期函式主要介紹兩個大類，Extract() 和 Trunc() Extract() 函式作用是提取日期，比如我們可以提取一個日期欄位的年份，月份，日等資料 Trunc() 的作用則是截取，比如 2022-0 ......

    uj5u.com 2023-04-20 07:23:45 more
  • 一天吃透JVM面試八股文

    什么是JVM？ JVM，全稱Java Virtual Machine（Java虛擬機），是通過在實際的計算機上仿真模擬各種計算機功能來實作的。由一套位元組碼指令集、一組暫存器、一個堆疊、一個垃圾回收堆和一個存盤方法域等組成。JVM屏蔽了與作業系統平臺相關的資訊，使得Java程式只需要生成在Java虛擬機 ......

    uj5u.com 2023-04-20 07:23:31 more
  • 使用Java接入小程式訂閱訊息！

    更新完微信服務號的模板訊息之后，我又趕緊把微信小程式的訂閱訊息給實作了！之前我一直以為微信小程式也是要企業才能申請，沒想到小程式個人就能申請。 訊息推送平臺🔥推送下發【郵件】【短信】【微信服務號】【微信小程式】【企業微信】【釘釘】等訊息型別。 https://gitee.com/zhongfuch ......

    uj5u.com 2023-04-20 07:22:59 more
  • java -- 緩沖流、轉換流、序列化流

    緩沖流 緩沖流, 也叫高效流, 按照資料型別分類： 位元組緩沖流：BufferedInputStream，BufferedOutputStream 字符緩沖流：BufferedReader，BufferedWriter 緩沖流的基本原理，是在創建流物件時，會創建一個內置的默認大小的緩沖區陣列，通過緩沖 ......

    uj5u.com 2023-04-20 07:22:49 more
  • Java-SpringBoot-Range請求頭設定實作視頻分段傳輸

    老實說，人太懶了，現在基本都不喜歡寫筆記了，但是網上有關Range請求頭的文章都太水了 下面是抄的一段StackOverflow的代碼...自己大修改過的，寫的注釋挺全的，應該直接看得懂，就不解釋了 寫的不好...只是希望能給視頻網站開發的新手一點點幫助吧. 業務場景：視頻分段傳輸、視頻多段傳輸（理 ......

    uj5u.com 2023-04-20 07:22:42 more
  • Windows 10開發教程_編程入門自學教程_菜鳥教程-免費教程分享

    教程簡介 Windows 10開發入門教程 - 從簡單的步驟了解Windows 10開發，從基本到高級概念，包括簡介，UWP，第一個應用程式，商店，XAML控制元件，資料系結，XAML性能，自適應設計，自適應UI，自適應代碼，檔案管理，SQLite資料庫，應用程式到應用程式通信，應用程式本地化，應用程式 ......

    uj5u.com 2023-04-20 07:22:35 more

Copyright © 2010-2020 有解無憂