dbaplus社群 08月19日
惊魂72h!K8s升级后,Java应用集体“自杀”,竟因为这个“隐形杀手”……
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本文记录了一次Kubernetes集群从CentOS 7.9升级到Ubuntu 22.04的过程中,部分Java应用遭遇OOMKilled的排查过程。问题根源指向了Ubuntu 22.04默认启用的cgroup v2与部分旧版Java运行时对新资源限制机制的兼容性问题。文章通过对比异常Pod与正常Pod的JVM参数,揭示了JVM因认知偏差而错误分配资源,导致内存溢出。文中提供了升级Java运行时或回退cgroup版本两种解决方案,并强调了监控和底层参数检查在排查疑难杂症中的重要性。

🚀 **集群升级引出OOMKilled现象**:在将Kubernetes集群从CentOS 7.9迁移到Ubuntu 22.04的过程中,部分Java应用出现OOMKilled错误,并且内存限制提升后资源消耗异常飙升,伴随神秘磁盘写入,显示出潜在的系统性问题。

💡 **JVM对资源认知的偏差是关键**:通过对比异常Pod和正常Pod的JVM参数(如XX:CICompilerCount, XX:InitialHeapSize, XX:MaxHeapSize),发现异常Pod中的JVM误认为自己运行在拥有远超实际限制的CPU和内存环境中,导致其错误地分配了过多的内存和线程,从而触发OOMKilled。

🔧 **cgroup v2兼容性是根本原因**:Ubuntu 22.04默认启用的cgroup v2是导致JVM认知偏差的根本原因。许多旧版或未及时更新的Java运行时及依赖库无法正确识别cgroup v2的资源限制,仍然按照cgroup v1的逻辑工作。

✅ **提供两种解决方案**:针对cgroup v2兼容性问题,文章提供了两种解决方案:一是推荐升级Java运行时和关键依赖库至完全支持cgroup v2的版本;二是作为临时或兼容性方案,将Ubuntu节点回退到cgroup v1模式。

🔍 **监控与参数检查是排查利器**:排查过程证明了详细的监控指标对比以及底层JVM参数(如使用jcmd VM.flags)的检查是定位这类复杂疑难杂症的有效方法。

ClayWangzhi 2025-08-19 07:15 广东

一场由cgroup v2引发的“血案”,就此拉开序幕!

导语:本以为是一次平平无奇的K8s集群升级:更高版本、更潮的操作系统(Ubuntu 22.04替换CentOS 7.9)。谁曾想,当业务迁移启动,部分Java应用竟接连崩溃,报错 OOMKilled!内存限制从2Gi加到8Gi才勉强活过来,但资源消耗异常飙升,还有个神秘的磁盘写入在捣鬼... 一场由 cgroup v2 引发的“血案”,就此拉开序幕!运维人带你直击排查现场,避开这个大坑!

一、案发现场:升级后的离奇“命案”

为了拥抱云原生未来,我们精心策划了这次大升级:

    K8s版本: 升级到更高版本。

    操作系统: 告别老将 CentOS 7.9,拥抱新锐 Ubuntu 22.04.4。

迁移过程本应丝滑,谁知部分 Java应用 刚踏上新集群的土地,就惨遭“毒手”!kubectl describe pod 揭示的死亡报告触目惊心:

        Last State:     Terminated
          Reason:       OOMKilled  // 死于内存溢出!
          Exit Code:    137        // 典型的OOM退出码

    悬念点: 为什么是“部分”应用?新环境到底隐藏着什么?

    二、紧急抢救:加内存,治标不治本!

    面对 OOMKilled,第一反应很直接:内存不够?那就加!

      简单粗暴: 将 Pod 的 MEM Limits 从 2Gi 暴力提升到 8Gi。

      结果: 应用... 居然真的启动了! (暂时松了一口气)

    BUT! 真的解决了吗?监控数据很快泼来冷水:

    1、资源消耗异常: CPU、内存、线程数统统飙高,远超正常运行的兄弟Pod。

    2、神秘磁盘写入: 更诡异的是,监控捕捉到异常的磁盘写入活动,连 strace 都追踪不到来源!

    3、成本飙升预警: 每个应用都靠狂吃资源续命?这成本谁扛得住?这绝不是长久之计!

    读者共鸣点: “加内存”是运维人的本能反应,但这里明显不对劲,成本问题和诡异现象让人揪心,迫切想知道真相。

    三、抽丝剥茧:锁定“元凶”—— JVM 的认知偏差

    关键线索指向了 JVM 对资源的认知。我们祭出神器 jcmd <PID> VM.flags,对比 正常Pod 和 异常Pod 的JVM参数:

      #  健康宝宝 (2c2g Pod,参数合理)
      -XX:CICompilerCount=2           # 编译器线程数 ≈ CPU核数
      -XX:InitialHeapSize=33554432    # 初始堆≈32MB
      -XX:MaxHeapSize=536870912       # 最大堆≈512MB (远小于2Gi限制)
      ... (其他参数略) ...

      #  异常患者 (同样是2c2g Pod,参数“疯了”!)
      -XX:CICompilerCount=15          # 编译器线程数=15?! (远超2核)
      -XX:InitialHeapSize=2147483648  # 初始堆=2GB?! (直接吃满限制)
      -XX:MaxHeapSize=32210157568     # 最大堆≈30GB?! (做梦呢?)
      ... (其他参数略) ...

      真相大白!

        异常Pod里的JVM,完全无视了Pod的2c2g限制!

        它以为自己运行在一个拥有海量CPU和内存(几十GB!) 的土豪主机上!

        于是它“自信满满”地按照这个错误的认知去分配资源(超大堆、超多线程),结果瞬间触发 OOMKilled。

        即使我们强塞给它8Gi内存,它也只是勉强启动,但运行效率低下且浪费资源(编译器线程15个抢2个核?不慢才怪!),神秘的磁盘写入也可能与此相关(比如频繁GC或交换)。

      “啊哈”时刻: 通过对比参数,读者瞬间理解问题核心——JVM“看错了世界”。技术细节清晰,对比直观。

      四、真凶浮现:cgroup v2 的“水土不服”

      为什么JVM会“看走眼”?根源在于新操作系统 Ubuntu 22.04 默认启用了 cgroup v2,而旧系统 CentOS 7.9 使用的是 cgroup v1。

        关键点: 许多旧版/未更新的Java运行时 (JVM) 和依赖库,无法正确识别 cgroup v2 的资源限制! 它们还活在 cgroup v1 的世界观里。

        悬疑点:部分应用 OK 的原因在于,设置了 JVM 参数Xmx等,可参考,京东技术「JVM线程和内存参数合理性设置 」https://cloud.tencent.com/developer/article/2317441

      五、终极解决方案:两条明路

      方案一:升级!拥抱 cgroup v2 (推荐,面向未来)

      Cgroup v2 简化了目录结构,支持了 Memory Qos。

      确保你的 Java运行时 和 关键依赖库 升级到完全支持 cgroup v2 的版本:

      运行时名称

      支持 cgroup v2 的最低版本

      OpenJDK / HotSpotJDK 8u372, 11.0.16, 15 及更高
      IBM Semeru Runtimes8.0.382.0, 11.0.20.0, 17.0.8.0 及更高
      IBM Java8.0.8.6 及更高
      uber-go/automaxprocsv1.5.1 或更高

       (Go应用常用,用于设置GOMAXPROCS)

      行动号召: 检查你的基础镜像和依赖!这是最彻底的解决之道。

      方案二:回退!切回 cgroup v1 (临时/兼容性方案)

      如果暂时无法升级所有应用,可以将Ubuntu节点切回 cgroup v1:

      1)确认当前cgroup版本:

        stat -fc %T /sys/fs/cgroup/

          输出 cgroup2fs -> v2

          输出 tmpfs -> v1

        2)修改 /etc/default/grub:

        找到 GRUB_CMDLINE_LINUX 行,在引号内的参数末尾 添加:

          systemd.unified_cgroup_hierarchy=0

          (例如:GRUB_CMDLINE_LINUX="...原有参数... systemd.unified_cgroup_hierarchy=0")

          3)更新配置并重启:

            sudo update-grub
            sudo reboot

            4)重启后验证: 再次运行 stat -fc %T /sys/fs/cgroup/ 应输出 tmpfs (v1)。

            重要: 将此修改固化到你的主机装机模版中,确保新节点也是 v1。

            六、结语

            这次由 CentOS -> Ubuntu 升级 引发的 OOMKilled 连环案,核心就是 cgroup v2 兼容性问题。看似简单的OOM,背后藏着JVM对新世界认知的偏差。排查过程再次印证:监控指标对比、底层参数检查 (jcmd VM.flags) 是定位疑难杂症的利器。

            抛砖引玉,评论区等你!

              操作系统选型: CentOS停服后,你选择了Ubuntu、Rocky、Alma还是其他?为什么?踩过什么坑?

              操作系统优化: 针对K8s节点,Ubuntu 22.04 有哪些必做的优化项?

              K8s 升级踩坑记: 你在升级K8s大版本时,还遇到过哪些让人头秃的“惊喜”?

            作者丨ClayWangzhi

            来源丨公众号:SRE运维进阶之路(ID:sre-k8s)

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