在Linux上查看活跃线程数与连接数

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简介

现如今，有两种常见的软件资源几乎成了Java后端程序的标配，即线程池与连接池，但这些池化资源非常的重要，一旦不够用了，就会导致程序阻塞、性能低下，所以有时我们需要看看它们的使用情况，以判断这里是否是瓶颈。

查看活跃线程数

在Linux上，通过top -H -p 1命令，可以查看java进程的线程情况，其中1是java进程号，如下：

如上，可以看到线程的名称、CPU使用率等，其中http-nio-8080-e就是Tomcat线程池中的线程，tomcat线程全名类似于http-nio-8080-exec-20，由于Linux中线程名称有长度限制，所以被截断了。

注：jdk8的话，需要jdk8u222以上版本，才能在top中看到线程名称。

我们数一下http-nio-8080-e线程的数量，发现它有20个，正好对应上了在springboot中的线程配置。

这样能通过top得到线程池的线程数量了，但如何了解线程池的使用情况，即活跃线程有多少个呢？

经过查看man文档，我发现top命令有一个-i选项，描述如下：

意思就是i是一个开关选项，默认会显示全部线程，而打开此选项之后，就只显示活跃线程了！

所以，只需要利用-i选项，再配合sed/awk/uniq等文本处理命令，即可以统计出活跃线程数了，如下：

$ top -H -i -b -d 1 -n2 -p 1 | awk -v RS= 'END{print $0}' | awk '$1 ~ /[0-9]+/{print $12}' | sed -E 's/[0-9]+/n/g' | sort | uniq -c

可以看到，20个线程的线程池中，在1秒内只有4个线程是活跃的，线程池中线程数量是足够的。

这个命令脚本就不展开解释了，也不复杂，有linux命令基础的将命令依次拆开执行，应该能Get到脚本逻辑，没学过linux命令的话，就直接拿去用吧😅

查看活跃连接数

在Linux上，使用ss -natp|grep pid=1可以查看1号进程的TCP连接，如下：

比如若redis数据库端口是6379的话，那么可这样查看redis连接池中连接数量，如下：

$ ss -natp | grep pid=1 | awk '$5~/:6379$/' | wc -l
20

可见当前有20个redis网络连接，那同样的，其中有多少个是活跃的呢？

经过查看man文档，发现ss中也有一个-i选项，如下：

可以发现，添加-i选项后，ss会输出tcp连接中的一些额外信息，其中lastsnd表示最后一次发送包到当前所经历的毫秒数，lastrcv表示最后一次接收包到当前所经历的毫秒数。

有了这个信息后，就可以通过awk过滤出lastsnd或lastrcv小于1000的tcp连接，这些连接即是1秒内活跃过的连接了，因此我又编写了如下命令脚本。

$ ss -natpi | sed '1!{N;s/\n//;}' | grep pid=1 | awk -v t=1000 'match($0,/lastsnd:(\w+) lastrcv:(\w+)/,a) && (a[1]<t || a[2]<t) && match($4,/(.+):(\w+)$/,s) && match($5,/(.+):(\w+)$/,d) && s[2]>=32768{print d[2]}' |sort |uniq -c |sort -nk2
      8 80
      3 3306
      7 3307
      6 6379
      1 7916

如上，可以看到各连出端口的活跃连接情况，其中80是http连接池端口，3306与3307是MySQL主从库的连接池端口，6379是redis连接池的端口。

这是java应用主动连出连接的活跃情况，那调用方连入java应用的呢？

其实只需要稍微调整一下awk脚本即可，如下：

1. 将s[2]>=32768调整为s[2]<32768，其中32768是Linux默认的临时端口号的分界线，可通过sysctl net.ipv4.ip_local_port_range查询，本地端口号大于这个值，代表是连出连接.
2. 将print d[2]调整为print s[2]，和上面条件联合起来，输出的就是本地监听端口了.

调整后，效果如下：

$ ss -natpi | sed '1!{N;s/\n//;}' | grep pid=1 | awk -v t=1000 'match($0,/lastsnd:(\w+) lastrcv:(\w+)/,a) && (a[1]<t || a[2]<t) && match($4,/(.+):(\w+)$/,s) && match($5,/(.+):(\w+)$/,d) && s[2]<32768{print s[2]}' |sort |uniq -c |sort -nk2
     8 8080

可以发现，我们服务的8080端口，1秒内活跃过的连接数是8个。

注：只有当调用方也使用连接池时，这种方法获取到的活跃连接数才是准确的，若调用方使用短链接的话，则不准确。

arthas查看活跃线程数与连接数

通过上面的方法，已经可以查看活跃线程数与连接数了，但有些情况下，会丧失一些细节，如下：

1. top中的线程名会截断，如果不同线程池的线程名前16字符一样，则在top中无法区分。
2. ss中是通过端口来区分线程池的，但http服务的端口号基本都是80或443，所以不同域名的http服务的连接池无法区分。

若需要分辩这些细节，还是要深入到jvm里面来，而arthas就是一个不错的工具，它的vmtool命令能够获取指定类型的Java对象，并从Java对象中获取信息。

以springboot为例，获取内置tomcat线程池的活跃情况，如下：

# --action getInstances：表示获取对象实例
# --classLoaderClass：指定类加载器
# --className：指定要获取哪个类的实例
# --express：指定ognl表达式，用来从对象上获取信息
[arthas@1]$ vmtool --action getInstances --classLoaderClass org.springframework.boot.loader.LaunchedURLClassLoader --className org.apache.tomcat.util.threads.ThreadPoolExecutor  --express 'instances.{ #{"ActiveCount":getActiveCount(),"LargestPoolSize":getLargestPoolSize(),"CorePoolSize":getCorePoolSize(),"MaximumPoolSize":getMaximumPoolSize(),"QueueSize":getQueue().size(),"ThreadName":getThreadFactory().namePrefix }}' -x 2

上面其实就是通过vmtool工具，获取到了tomcat的线程池对象，然后调用线程池的getActiveCount()等方法，获取到了活跃线程数🙄

要获取连接池的活跃情况，也一并呈上吧，如下：

# 获取druid连接池的使用情况
[arthas@1]$ vmtool --action getInstances --classLoaderClass org.springframework.boot.loader.LaunchedURLClassLoader --className com.alibaba.druid.pool.DruidDataSource  --express 'instances.{ #{"url":#this.getUrl().split("\\?")[0], "username":#this.getUsername(),"PoolingCount":#this.getPoolingCount(),"ActiveCount":#this.getActiveCount(),"MaxActive":#this.getMaxActive(),"WaitThreadCount":#this.getWaitThreadCount(),"MaxWaitThreadCount":#this.getMaxWaitThreadCount()} }' -x 2

# 获取httpclient连接池的使用情况
[arthas@1]$ vmtool --action getInstances --classLoaderClass org.springframework.boot.loader.LaunchedURLClassLoader --className org.apache.http.impl.conn.PoolingHttpClientConnectionManager --express 'instances.{ #pool=#this.pool.routeToPool.values() }' -x2

可以看到，arthas真的很方便实用，对于Java Boy来说，值得好好研究研究👍👍👍