zookeeper OOM问题排查

spell

背景
　　最近折腾的数据库同步项目中，大量使用了zookeeper(版本3.3.3)，可以说是强依赖，但是最近频频出现zookeeper内存使用率达到100%，而且是GC不掉，直接导致整个系统挂起，伤不起阿

分析
　　因为大部分的情况都是无法GC回收，所以很大程度上怀疑出现memory leak。
　　设置了jvm参数，收集了一下OOM导致jvm crash之后的日志文件进行分析

-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError
leak分析: 






 

从leak分析来看，比较明显，99%的内存都被Leader类的observingLearners给吃光了，所以重点就可以落在zookeeper observer的使用上了。

zookeeper的observer模式
　　官方说明： http://zookeeper.apache.org/doc/trunk/zookeeperObservers.html 
　　主要用于解决读扩展性的问题，observer的节点不参与vote，也就是说写操作都只会发生在leader/follower中进行投票决策，而observer就是一个只读镜像。
　　但有一点和数据库的master/slave模式不同的是，observer也会接受写请求，但会将请求转交给leader/follower集群进行处理，并同步等待返回结果。
　　可以说observer比较巧妙的解决了读扩展性的问题，在zookeeper3.4.5版本，增加了readonlymode，和observer模式还是有所不同。
　　在我之前的文章中，zookeeper项目使用几点小结，有描述在项目中使用observer的情况: 
　　

　　从图中可以看出： 
　　1.  整个zookeeper大集群有2部分组成，杭州的一个leader/follower集群  +  美国的一个observer集群
　　2.  为保证可用性，杭州集群的机器分别部署在3个机房中，（满足任意机房AB， 机房A+机房B  >  机房A+机房B+机房C/2)，最小的部署结构为3+2+2机器，这样可以确保，任何一个机房挂了，都可以保证整个zookeeper集群的可用性

代码分析：
　　有了以上的背景分析，再回到memory leak问题上来，翻了下zookeeper issue，发现还真有提交对应的memory leak问题，https://issues.apache.org/jira/browse/ZOOKEEPER-1303 
　　看完issue后，这时候问题已经明显了。 
　　在Leader.java类中：

/**
* Remove the learner from the learner list
*
* @param peer
*/
void removeLearnerHandler(LearnerHandler peer) {
synchronized (forwardingFollowers) {
forwardingFollowers.remove(peer);            
}        
synchronized (learners) {
learners.remove(peer);
}
}
　　这里面Leader节点，在与对应的follower/observer之间的链接异常断开时，会清理当前内存中的引用句柄 (不然下次的vote信息还会发送到挂了的节点上)。
　　而leader在往observer上推送write数据，会遍历当前内存中的observingLearners列表

/**
* send a packet to all observers     
*/
void sendObserverPacket(QuorumPacket qp) {        
synchronized(observingLearners) {
for (LearnerHandler f : observingLearners) {               
f.queuePacket(qp);
}
}
}
　　再看一下LearnerHandler.java类中：

public class LearnerHandler extends Thread {
public void run() {
p = queuedPackets.poll();
........
}
void queuePacket(QuorumPacket p) {
queuedPackets.add(p);
}
}
　　LearnerHandler中的处理方式是一种典型的异步处理，通过queuedPackets接受任务数据，然后线程异步进行消费处理。 因为observer可能因为网络抖动，会断开与Leader之间的链接，就会触发shutdown方法。而shutdown方法就是尝试将自己从Leader的observer句柄中移除
　　所以整个问题原因已经比较明确，removeLearnerHandler没有清理observer队列中的句柄，导致一直进行queuePacket调用，又没有异步线程进行消费，所以暴内存是迟早的事。

总结
　　特别注意：3.3.6中居然没修复这个问题，所以可升级zookeeper至3.4.5， 经过实际验证大家可放心升级(我的client 3.3.6 , server 3.4.5)
　　zookeeper 3.4和3.3的兼容性描述： http://blog.cloudera.com/blog/2011/11/apache-zookeeper-3-4-0-has-been-released/