最開始公司運維同學反饋，個別宿主機上存在程序cpu峰值使用率異常的現象。而數萬臺機器中只出現了幾例，也就是說萬分之幾的概率。監控產生的些小誤差，不會造成宕機等嚴重後果，很容易就此被忽略了。但我們考慮到這個異常轉瞬即逝、並不易被察覺，可能還存在更多這樣的機器，又或者現在正常將來又不正常，核心研發本能的好奇心讓我們感到：此事必有蹊蹺！於是追查下去。
該問題現象表現在redis程序cpu監控的峰值時而100% 時而為0，有的甚至是幾十分鐘都為0，突發1秒100%後又變為0，如下圖。
而從大量機器的統計規律看，這個現象在2.6.32 核心不存在，在4.1核心存在幾例。2.6.32是我們較早期採用的版本，為平台的穩定發展做了有力支撐，4.1 可以滿足很多新技術需求，如**cpu、新板卡、rdma、nvme和binlog2.0等。後台無縫維護著兩個版本，並為了能力提公升和優化而逐步向4.1及更高版本過渡。
登入到機器上執行top -b -d 1 –p | grep , 可以看到程序的cpu利用率每隔幾分鐘到幾十分鐘出現一次300%，這意味著該程序3個執行緒占用的3個cpu都跑滿了，跟監控程式呈現同樣的異常。
上述異常程式使用的是同樣的資料來源：/proc/pid/stat中程序執行占用的使用者態時間utime和核心態時間stime。我們抓取utime和stime更新情況後，發現utime或者stime每隔幾分鐘或者幾十分鐘才更新，更新的步進值達到幾百到1000+，而正常程序看到的是每幾秒更新，步進值是幾十。
定位到異常點後，還要找出原因。排除了監控邏輯、io負載、呼叫瓶頸等可能後，確認是4.1核心的cpu時間統計有 bug。
檢查/proc/pid/stat中utime和stime被更新的**執行路徑，在cputime_adjust()發現了一處可疑的地方：
當utime+stime\u0026gt;=rtime的時候就直接跳出了，也就是不更新utime和stime了！這裡的rtime是runtime，代表程序執行占用的所有cpu時長，正常應該等於或近似程序使用者態時間+核心態時間。 但核心配置了config_virt_cpu_accounting_gen選項，這會讓utime和stime分別單調增長。而runtime是排程器裡統計到的進**正執行總時長。
核心每次更新/proc/pid/stat的utime和stime的時候，都會跟rtime對比。如果utime+stime很長一段時間都大於rtime，那**直接goto out了， /proc/pid/stat就不更新了。只有當rtime持續更新追上utime+stime後，才更新utime和stime。
該補丁在4.3核心及以後版本才提交， 卻並未提交到4.1穩定版分支，於是移植到4.1核心。打上該補丁後進行壓測，再沒出現cputime時而100%時而0%的現象，而是0-100%之間平滑波動的值。
至此，你可能覺得問題已經解決了。但是，問題才解決了一半。而往往「但是」後邊才是重點。
給核心**打上該冷補丁只能解決新增伺服器的問題，但公司還有數萬存量伺服器是無法公升級核心後重啟的。
如果沒有其它好選擇，那存量更新將被迫採用如下的妥協方案：監控程式修改統計方式進行規避，不再使用utime和stime，而是通過runtime來統計程序的執行時間。
雖然該方案快速可行，但也有很大的缺點：
很多業務部門都要修改統計程式，研發成本較高；
/proc/pid/stat的utime和stime是標準統計方式，一些第三方元件並不容易修改；
並沒有根本解決utime和stime不准的問題，使用者、研發、運維使用ps、top命令時還會產生困惑，產生額外的溝通協調成本。
幸好，我們還可以依靠ucloud已多次成功應用的技術：熱補丁技術。
而本次熱補丁修復存在兩個難點：
難點一： 熱補丁製作
這次熱補丁在結構體新增了spinlock成員變數，那就涉及新成員的記憶體分配和釋放，在結構體例項被複製和釋放時，都要額外的對新成員做處理，稍有遺漏可能會造成記憶體洩漏進而導致宕機，這就加大了風險。
再乙個就是，結構體例項是在程序啟動時初始化的，對於已經存在的例項如何塞進新的spinlock成員？所謂兵來將擋水來土掩，我們想到可以在原生補丁使用spinlock成員的**路徑上攔截，如果發現例項不含該成員，則進行分配、初始化、加鎖、釋放鎖。
要解決問題，既要攀登困難的山峰，又得控制潛在的風險。團隊編寫了指令碼進行幾百萬次的載入、解除安裝熱補丁測試，並無記憶體洩漏，單機穩定執行，再下一城。
難點二：難以復現
另乙個難題是該問題難以復現，只有在現網生產環境才有幾個case可驗證熱補丁，而又不可以拿使用者的環境去冒險。針對這種情況我們已經有標準化處理流程去應對，那就是設計完善的灰度策略，這也是ucloud內部一直在強調的核心理念和能力。經過分析，這個問題可以拆解為驗證熱補丁穩定性和驗證熱補丁正確性。於是我們採取了如下灰度策略：
綜上，我們詳細介紹了程序cputime統計異常問題的完整分析和解決思路。該問題並非嚴重的宕機問題，但卻可能會讓使用者對監控資料產生困惑，誤認為可能機器負載太高需要加資源，問題的解決會避免產生不必要的開支。此外，該問題也會讓研發、運維和技術支援的同學們使用top和ps命令時產生困惑。最終我們對問題的本質仔細分析並求證，用熱補丁的方式妥善的解決了問題。
Linux 4 1核心熱補丁成功實踐
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Linux 4 1核心熱補丁成功實踐
最開始公司運維同學反饋，個別宿主機上存在程序cpu峰值使用率異常的現象。而數萬臺機器中只出現了幾例，也就是說萬分之幾的概率。監控產生的些小誤差，不會造成宕機等嚴重後果，很容易就此被忽略了。但我們考慮到這個異常轉瞬即逝 並不易被察覺，可能還存在更多這樣的機器，又或者現在正常將來又不正常，核心研發本能的...
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