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簡介
JVM堆外內(nèi)存難排查但經(jīng)常會出現(xiàn)問題，這可能是目前最全的JVM堆外內(nèi)存排查思路。
通過本文，你應(yīng)該了解：
pmap 命令
gdb 命令
perf 命令
內(nèi)存 RSS、VSZ的區(qū)別
java NMT
起因
這幾天遇到一個比較奇怪的問題，覺得有必要和大家分享一下。我們的一個服務(wù)，運(yùn)行在docker上，在某個版本之后，占用的內(nèi)存開始增長，直到docker分配的內(nèi)存上限，但是并不會OOM。版本的更改如下：
升級了基礎(chǔ)軟件的版本
將docker的內(nèi)存上限由4GB擴(kuò)展到8GB
上上個版本的一項(xiàng)變動是使用了EhCache的Heap緩存
沒有讀文件，也沒有mmap操作
使用jps 查看啟動參數(shù)，發(fā)現(xiàn)分配了大約3GB的堆內(nèi)存
[root]$ jps -v
75 Bootstrap -Xmx3000m -Xms3000m -verbose:gc -Xloggc:/home/logs/gc.log -XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=80 -XX:+UseCMSCompactAtFullCollection -XX:MaxTenuringThreshold=10 -XX:MaxPermSize=128M -XX:SurvivorRatio=3 -XX:NewRatio=2 -XX:+PrintGCDateStamps -XX:+PrintGCDetails -XX:+UseParNewGC -XX:+UseConcMarkSweepGC
使用ps查看進(jìn)程使用的內(nèi)存和虛擬內(nèi)存 ( Linux內(nèi)存管理 )。除了虛擬內(nèi)存比較高達(dá)到17GB以外，實(shí)際使用的內(nèi)存RSS也夸張的達(dá)到了7GB，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了-Xmx的設(shè)定。
[root]$ ps -p 75 -o rss,vsz
RSS VSZ 7152568 17485844
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排查過程
明顯的，是有堆外內(nèi)存的使用，不太可能是由于EhCache引起的（因?yàn)槲覀兪褂昧薶eap方式）。了解到基礎(chǔ)軟件的升級涉及到netty版本升級，netty會用到一些DirectByteBuffer，第一輪排查我們采用如下方式：
jmap -dump:format=b,file=75.dump 75 通過分析堆內(nèi)存找到DirectByteBuffer的引用和大小
部署一個升級基礎(chǔ)軟件之前的版本，持續(xù)觀察
部署另一個版本，更改EhCache限制其大小到1024M
考慮到可能由Docker的內(nèi)存分配機(jī)制引起，部署一實(shí)例到實(shí)體機(jī)
結(jié)果4個環(huán)境中的服務(wù)，無一例外的都出現(xiàn)了內(nèi)存超用的問題。問題很奇怪，寶寶睡不著覺。
pmap
為了進(jìn)一步分析問題，我們使用pmap查看進(jìn)程的內(nèi)存分配，通過RSS升序序排列。結(jié)果發(fā)現(xiàn)除了地址000000073c800000上分配的3GB堆以外，還有數(shù)量非常多的64M一塊的內(nèi)存段，還有巨量小的物理內(nèi)存塊映射到不同的虛擬內(nèi)存段上。但到現(xiàn)在為止，我們不知道里面的內(nèi)容是什么，是通過什么產(chǎn)生的。
[root]$ pmap -x 75 | sort -n -k3
.....省略N行
0000000040626000 55488 55484 55484 rwx-- [ anon ]
00007fa07c000000 65536 55820 55820 rwx-- [ anon ]
00007fa044000000 65536 55896 55896 rwx-- [ anon ]
00007fa0c0000000 65536 56304 56304 rwx-- [ anon ]
00007f9db8000000 65536 56360 56360 rwx-- [ anon ]
00007fa0b8000000 65536 56836 56836 rwx-- [ anon ]
00007fa084000000 65536 57916 57916 rwx-- [ anon ]
00007f9ec4000000 65532 59752 59752 rwx-- [ anon ]
00007fa008000000 65536 60012 60012 rwx-- [ anon ]
00007f9e58000000 65536 61608 61608 rwx-- [ anon ]
00007f9f18000000 65532 61732 61732 rwx-- [ anon ]
00007fa018000000 65532 61928 61928 rwx-- [ anon ]
00007fa088000000 65536 62336 62336 rwx-- [ anon ]
00007fa020000000 65536 62428 62428 rwx-- [ anon ]
00007f9e44000000 65536 64352 64352 rwx-- [ anon ]
00007f9ec0000000 65528 64928 64928 rwx-- [ anon ]
00007fa050000000 65532 65424 65424 rwx-- [ anon ]
00007f9e08000000 65512 65472 65472 rwx-- [ anon ]
00007f9de0000000 65524 65512 65512 rwx-- [ anon ]
00007f9dec000000 65532 65532 65532 rwx-- [ anon ]
00007f9dac000000 65536 65536 65536 rwx-- [ anon ]
00007f9dc8000000 65536 65536 65536 rwx-- [ anon ]
00007f9e30000000 65536 65536 65536 rwx-- [ anon ]
00007f9eb4000000 65536 65536 65536 rwx-- [ anon ]
00007fa030000000 65536 65536 65536 rwx-- [ anon ]
00007fa0b0000000 65536 65536 65536 rwx-- [ anon ]
000000073c800000 3119140 2488596 2487228 rwx-- [ anon ]
total kB 17629516 7384476 7377520
通過google，找到以下資料 Linux glibc >= 2.10 (RHEL 6) malloc may show excessive virtual memory usage)
文章指出造成應(yīng)用程序大量申請64M大內(nèi)存塊的原因是由Glibc的一個版本升級引起的，通過export MALLOC_ARENA_MAX=4可以解決VSZ占用過高的問題。雖然這也是一個問題，但卻不是我們想要的，因?yàn)槲覀冊鲩L的是物理內(nèi)存，而不是虛擬內(nèi)存。
NMT
幸運(yùn)的是 JDK1.8有Native Memory Tracker可以幫助定位。通過在啟動參數(shù)上加入-XX:NativeMemoryTracking=detail就可以啟用。在命令行執(zhí)行jcmd可查看內(nèi)存分配。
#jcmd 75 VM.native_memory summary
Native Memory Tracking: Total: reserved=5074027KB, committed=3798707KB - Java Heap (reserved=3072000KB, committed=3072000KB) (mmap: reserved=3072000KB, committed=3072000KB) - Class (reserved=1075949KB, committed=28973KB) (classes #4819) (malloc=749KB #13158) (mmap: reserved=1075200KB, committed=28224KB) - Thread (reserved=484222KB, committed=484222KB) (thread #470) (stack: reserved=482132KB, committed=482132KB) (malloc=1541KB #2371) (arena=550KB #938) - Code (reserved=253414KB, committed=25070KB) (malloc=3814KB #5593) (mmap: reserved=249600KB, committed=21256KB) - GC (reserved=64102KB, committed=64102KB) (malloc=54094KB #255) (mmap: reserved=10008KB, committed=10008KB) - Compiler (reserved=542KB, committed=542KB) (malloc=411KB #543) (arena=131KB #3) - Internal (reserved=50582KB, committed=50582KB) (malloc=50550KB #13713) (mmap: reserved=32KB, committed=32KB) - Symbol (reserved=6384KB, committed=6384KB) (malloc=4266KB #31727) (arena=2118KB #1) - Native Memory Tracking (reserved=1325KB, committed=1325KB) (malloc=208KB #3083) (tracking overhead=1117KB) - Arena Chunk (reserved=231KB, committed=231KB) (malloc=231KB) - Unknown (reserved=65276KB, committed=65276KB) (mmap: reserved=65276KB, committed=65276KB)
雖然pmap得到的內(nèi)存地址和NMT大體能對的上，但仍然有不少內(nèi)存去向成謎。雖然是個好工具但問題并不能解決。
gdb
非常好奇64M或者其他小內(nèi)存塊中是什么內(nèi)容，接下來通過gdbdump出來。讀取/proc目錄下的maps文件，能精準(zhǔn)的知曉目前進(jìn)程的內(nèi)存分布。
以下腳本通過傳入進(jìn)程id，能夠?qū)⑺P(guān)聯(lián)的內(nèi)存全部dump到文件中（會影響服務(wù)，慎用）。
grep rw-p /proc/$1/maps | sed -n 's/^\([0-9a-f]*\)-\([0-9a-f]*\) .*$/\1 \2/p' | while read start stop; do gdb --batch --pid $1 -ex "dump memory $1-$start-$stop.dump 0x$start 0x$stop"; done
更多時候，推薦之dump一部分內(nèi)存。(再次提醒操作會影響服務(wù)，注意dump的內(nèi)存塊大小，慎用)。
gdb --batch --pid 75 -ex "dump memory a.dump 0x7f2bceda1000 0x7f2bcef2b000
[root]$ du -h *
dump 4.0K
55-00600000-00601000.dump 400K
55-00eb7000-00f1b000.dump 0
55-704800000-7c0352000.dump 47M
55-7f2840000000-7f2842eb8000.dump 53M
55-7f2848000000-7f284b467000.dump 64M
55-7f284c000000-7f284fffa000.dump 64M
55-7f2854000000-7f2857fff000.dump 64M
55-7f285c000000-7f2860000000.dump 64M
55-7f2864000000-7f2867ffd000.dump 1016K
55-7f286a024000-7f286a122000.dump 1016K
55-7f286a62a000-7f286a728000.dump 1016K
55-7f286d559000-7f286d657000.dump
是時候查看里面的內(nèi)容了
[root]$ view 55-7f284c000000-7f284fffa000.dump
^@^@X+^?^@^@^@^@^@d(^?^@^@^@ ÿ^C^@^@^@^@^@ ÿ^C^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@±<97>p^C^@^@^@^@ 8^^Z+^?^@^@ ^@^@d(^?^@^@ 8^^Z+^?^@^@ ^@^@d(^?^@^@
achine":524993642,"timeSecond":1460272569,"inc":2145712868,"new":false},"device":{"client":"android","uid":"xxxxx","version":881},"
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納尼？這些內(nèi)容不應(yīng)該在堆里面么？為何還會使用額外的內(nèi)存進(jìn)行分配？上面已經(jīng)排查netty申請directbuffer的原因了，那么還有什么地方在分配堆外內(nèi)存呢？
perf
傳統(tǒng)工具失靈，快到了黔驢技窮的時候了，是時候祭出神器perf了。
使用 perf record -g -p 55 開啟監(jiān)控棧函數(shù)調(diào)用。運(yùn)行一段時間后Ctrl+C結(jié)束，會生成一個文件perf.data。
執(zhí)行perf report -i perf.data查看報(bào)告。
如圖，進(jìn)程大量執(zhí)行bzip相關(guān)函數(shù)。搜索zip，結(jié)果如下：
-.-!
進(jìn)程調(diào)用了Java_java_util_zip_Inflater_inflatBytes() 申請了內(nèi)存，僅有一小部分調(diào)用Deflater釋放內(nèi)存。與pmap內(nèi)存地址相比對，確實(shí)是bzip在搞鬼。
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解決
java項(xiàng)目搜索zip定位到代碼，發(fā)現(xiàn)確實(shí)有相關(guān)bzip壓縮解壓操作，而且GZIPInputStream有個地方?jīng)]有close。
GZIPInputStream使用Inflater申請堆外內(nèi)存，Deflater釋放內(nèi)存，調(diào)用close()方法來主動釋放。如果忘記關(guān)閉，Inflater對象的生命會延續(xù)到下一次GC。在此過程中，堆外內(nèi)存會一直增長。
原代碼：
public byte[] decompress ( byte[] input) throws IOException {
ByteArrayOutputStream out = new ByteArrayOutputStream();
IOUtils.copy(new GZIPInputStream(new ByteArrayInputStream(input)), out);
return out.toByteArray();
}
修改后：
public byte[] decompress(byte[] input) throws IOException {
ByteArrayOutputStream out = new ByteArrayOutputStream();
GZIPInputStream gzip = new GZIPInputStream(new ByteArrayInputStream(input));
IOUtils.copy(gzip, out);
gzip.close();
return out.toByteArray();
}
經(jīng)觀察，問題解決。
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作者：lycyingO
來源：CSDN
原文：https://blog.csdn.net/lycyingO/article/details/80854669
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