内存溢出分析之工具篇

Myth丶恋晨 2022-05-10 09:26 1443阅读 0赞

## 1.jmeter ##

压测工具。可对特定接口进行压测，分析tps、响应时间、CPU、内存等性能指标。  
![压测界面][70]

## 2.JConsole、JVisualVM ##

jdk 自带可视化工具，可监控CPU、内存、线程等状况。路径: /Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0\_77.jdk/Contents/Home/bin/  
`jmx (Java Management Extensions)`配置:

-Djava.rmi.server.hostname=xxx
    -Dcom.sun.management.jmxremote.port=xxx
    -Dcom.sun.management.jmxremote.ssl=false 
    -Dcom.sun.management.jmxremote.authenticate=false

### JConsole ###

首页概览：  
![JConsole-首页概览][JConsole-]  
查看内存：  
![JConsole-内存][JConsole- 1]  
查看线程：  
![JConsole-线程][JConsole- 2]  
MBean:  
![JConsole-MBean][]

### JVisualVM ###

包括 `jmx` 监控、`dump`文件分析等功能

#### 1）监控 ####

连接方式和 `JConsole` 类似，包括CPU、内存、线程等的监控，以及手动执行GC、生成堆dump文件、线程dump文件等功能  
CPU、内存等监控：  
![监视][70 1]  
线程监控：  
![线程][70 2]  
抽样器：可选择CPU或内存抽样  
![抽样器][70 3]

#### 2）dump 文件分析 ####

包括系统概要、堆中的类（以及对应的实例）分析、线程分析、OQL查询等内容  
打开 dump 文件：  
![装入 dump 文件][dump]  
筛选类：  
![筛选类][70 4]  
查看实例对象：  
![查看实例对象][70 5]  
也可直接查看垃圾回收根节点：  
![直接查看垃圾回收根节点][70 6]

## 3.gperftools ##

官网：[https://github.com/gperftools/gperftools/wiki][https_github.com_gperftools_gperftools_wiki]

google 提供的性能分析工具，包括对应用程序CPU、内存等的性能分析。本次主要介绍 `heapprofile` 工具分析堆外内存。

`heapprofile` 工具：监控所有的内存分配和释放，内存分配包括: `malloc, calloc, realloc, or, new` 。底层实现了 `malloc` 等方法，监控 `malloc` 等方法的调用。

### 安装步骤: ###

#### 1) 安装gcc ####

sudo yum -y install gcc make
    sudo yum -y install gcc gcc-c++

#### 2) 安装 libunwind ####

wget http://download.savannah.gnu.org/releases/libunwind/libunwind-0.99-beta.tar.gz
    ./configure --prefix=/tmp/google-perftools/local/libunwind
    make
    make install

#### 3) 安装 gperftools ####

wget https://github.com/gperftools/gperftools/releases/download/gperftools-2.5/gperftools-2.5.tar.gz
    ./configure --prefix=/tmp/google-perftools/local/gperftools-2.5/
    make
    make install

#### 4) 配置 libunwind lib 路径 ####

vi /etc/ld.so.conf.d/usr_local_lib.conf
    添加: /tmp/google-perftools/local/libunwind/lib

#### 5) 启动脚本增加配置 ####

export LD_PRELOAD=/tmp/google-perftools/local/gperftools-2.5/lib/libtcmalloc.so
    export HEAPPROFILE=/tmp/google-perftools/local/profile/gzip

#### 6) 用法 ####

/tmp/google-perftools/local/gperftools-2.5/bin/pprof --text /usr/local/java/bin/java gzip_7933.0079.heap > text_7933.0079.heap
    /tmp/google-perftools/local/gperftools-2.5/bin/pprof --pdf /usr/local/java/bin/java gzip_16205.0093.heap  > pdf_16205.0093.heap

### 使用实例 ###

##### text 工具： #####

![pprof-text][]  
含义:  
第一列: 使用的直接内存大小  
第二列: 第一列所占百分比  
第三列: 第二列总和  
第四列: 程序和调用者使用的内存大小  
第五列: 第四列所占百分比

##### pdf工具： #####

![pprof-pdf][]

## 4.MAT ##

eclipse 出的内存分析工具。下载地址: [http://www.eclipse.org/mat/downloads.php][http_www.eclipse.org_mat_downloads.php]  
注：此处只做简单介绍，更多功能请自行挖掘。

### 常用分析： ###

1.  Leak Suspects: 内存泄露分析，包含泄露疑点、系统概述
2.  Histogram: 列举类的对象数量及大小
3.  Dominator Tree: 列举最大的对象
4.  Thread Overview: 展示线程名称、堆栈等信息
5.  Top Consumers: 按类名和包名打印最大的对象
6.  Top Components: 列举大于堆内存1%的组件报告。组件：某个根包下的类集合或被某个类加载器加载的类
7.  OQL: 对象查询语言

#### 首页 ####

![首页][70 7]

#### Leak Suspects: 内存泄露分析，包含泄露疑点、系统概述 ####

![Leak Suspects][]  
系统概述：  
![系统概述][70 8]  
可能泄露的点：  
![Probleam Suspect][]

#### Histogram：列举类的对象数量及大小 ####

![对象直方图][70 9]

#### Dominator Tree: 列举最大的对象 ####

![对象信息树][70 10]  
如查看 `java.nio.Bits` 对象，分配了3.4G左右堆外内存：  
![java.nio.Bits][]

#### Thread Overview: 展示线程名称、堆栈等信息 ####

![线程堆栈][70 11]

#### OQL 查询：可按指定条件查询对象 ####

![OQL查询][OQL]  
**实例**：根据 `GCRoot.type` 属性查询不可达对象  
![GCRoot Type][]  
根据文档显示，`GCRoot.Type = 2048` 为不可达对象类型，因此 `OQL` 语句如下：

SELECT s, s.key.toString(), s.@GCRootInfo[0].type FROM com.google.common.cache.LocalCache$StrongAccessWriteEntry s WHERE (s.@GCRootInfo[0].type = 2048)

执行结果为：  
![执行结果][2019070322333679.png]

### 常用操作： ###

1.  List objects with outgoing references: 该对象引用的对象
2.  List objects with incoming references: 引用该对象的对象
3.  Show objects by class with outgoing references: 该类引用的对象
4.  Show objects by class with incoming references: 引用该类的对象
5.  Path To GC Roots: 查看GC路径
6.  Java Basics

#### List Objects with incoming references: 引用该对象的对象 ####

![with incoming references][]

#### Path To GC Roots: 查看GC路径 ####

![Path To GC Roots][]

## 5.btrace ##

sun推出的一款针对 java 的动态、安全的追踪工具。官网地址：[https://github.com/btraceio/btrace/wiki][https_github.com_btraceio_btrace_wiki]  
注：该工具使用不当可能导致JVM崩溃，线上脚本需验证后再用；且脚本一旦运行，只有重启应用或 kill 进程才能停止。

#### 简介 ####

在运行的 java 程序中动态（字节码）的插入追踪代码，并对追踪的程序进行热交换。可查看某个方法入参、调用堆栈、响应时间、内存信息等，还有一些限制，如不能创建对象、抛异常等。下载的 btrace 包里有实例，路径: `/btrace/samples`  
btrace 注解类型: [https://github.com/btraceio/btrace/wiki/BTrace-Annotations][https_github.com_btraceio_btrace_wiki_BTrace-Annotations]

#### 实例: `@OnMethod` ####

监控调用了 `java.nio.ByteBuffer` 类的 `allocateDirect()` 方法，`@Location(Kind.ENTRY)` 含义: 在进入 `allocateDirect()` 方法时执行 `traceExecute()` 逻辑。

代码: `trace_direct_memory.java`

import com.sun.btrace.BTraceUtils;
    import com.sun.btrace.annotations.*;
    
    import static com.sun.btrace.BTraceUtils.println;
    
    /**
     * btrace 追踪直接内存
     *
     * @author wengliemiao
     */
    @BTrace
    public class trace_direct_memory {
    
        @OnMethod(
                clazz = "java.nio.ByteBuffer",
                method = "allocateDirect",
                location = @Location(Kind.ENTRY)
        )
        public static void traceExecute(int capacity) {
            println("========================= invoke java.nio.ByteBuffer.allocateDirect(). =========================");
            println("param: " + capacity);
            BTraceUtils.jstack();
            println("Heap:");
            println(BTraceUtils.Sys.Memory.heapUsage());
            println("Non-Heap:");
            println(BTraceUtils.Sys.Memory.nonHeapUsage());
        }
    }

运行脚本: `btrace.sh`

#!/bin/bash
    export BTRACE_HOME=/home/admin/tmp/btrace
    export PATH=$BTRACE_HOME/bin:$PATH
    btrace <pid> trace_direct_memory.java > result.txt
    
    #dubbo服务可使用如下命令获取 pid
    #pid = "$(jps -v | grep "order"|cut -d " " -f1)" 
    #btrace $pid $currentDir/scripts/trace_direct_memory.java > result.txt

执行命令:  
`$ ./btrace.sh`  
注：如果执行脚本时出现: `Invalid path 13609 specified: 2/No such file or directory`  
则说明可能有多个 `btrace` 命令，此时可以指定 `btrace` 路径。  
运行结果：

========================= invoke java.nio.ByteBuffer.allocateDirect(). =========================
    param: 1024
    java.nio.ByteBuffer.allocateDirect(ByteBuffer.java)
    org.jboss.netty.channel.socket.nio.SocketReceiveBufferPool.acquire(SocketReceiveBufferPool.java:61)
    org.jboss.netty.channel.socket.nio.NioWorker.read(NioWorker.java:319)
    org.jboss.netty.channel.socket.nio.NioWorker.processSelectedKeys(NioWorker.java:280)
    org.jboss.netty.channel.socket.nio.NioWorker.run(NioWorker.java:200)
    org.jboss.netty.util.ThreadRenamingRunnable.run(ThreadRenamingRunnable.java:108)
    org.jboss.netty.util.internal.DeadLockProofWorker$1.run(DeadLockProofWorker.java:44)
    java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.runWorker(ThreadPoolExecutor.java:1149)
    java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$Worker.run(ThreadPoolExecutor.java:624)
    java.lang.Thread.run(Thread.java:748)
    Heap:
    init = 1073741824(1048576K) used = 144381584(140997K) committed = 1038876672(1014528K) max = 1038876672(1014528K)
    Non-Heap:
    init = 2555904(2496K) used = 90639560(88515K) committed = 119865344(117056K) max = 1862270976(1818624K)

## 6.gdb ##

`gdb` 可结合 `top、pmap` 等工具查看进程内存块的内容。  
注：该工具会导致应用程序挂起，线上慎用。

### 相关工具介绍 ###

#### `/proc/${pid}/` 目录下 `smaps` 等文件查看内存占用相关信息 ####

如: `/proc/23282/smaps`  
![smaps][]

#### pmap 查看进程的内存映射关系 ####

如：`pmap -x 23282`  
![pmap][]

[70]: /images/20220510/a81154e10ee34770973b392bb89a4196.png
[JConsole-]: /images/20220510/32b29746961f4191a7d2a2d6612ac8e7.png
[JConsole- 1]: /images/20220510/2e1c933cba444d2d82377c13812ac973.png
[JConsole- 2]: /images/20220510/519590498c1f4815b3b1e9756e80b348.png
[JConsole-MBean]: /images/20220510/a3ebd3e0f22e471393e66d8fbe86b885.png
[70 1]: /images/20220510/42cf7997213747a09921d8fe407d4e74.png
[70 2]: /images/20220510/bb006e6a369645f8abf29affdeb0ac8e.png
[70 3]: /images/20220510/de9a70d4884647169b989f69d2db4245.png
[dump]: /images/20220510/e8f99d4c4e4949e3bbec55d5ab747462.png
[70 4]: /images/20220510/1d4d050bbe4d486f83a45162e1171fda.png
[70 5]: /images/20220510/384e067c670f4e85b58c0b2ac76bf9eb.png
[70 6]: /images/20220510/b360198c34c34096b0f21e18f7721220.png
[https_github.com_gperftools_gperftools_wiki]: https://github.com/gperftools/gperftools/wiki
[pprof-text]: /images/20220510/34eb7f66a7334b01893b47fc95207bfd.png
[pprof-pdf]: /images/20220510/3a8975f5d8374e79b7ba22b565df231b.png
[http_www.eclipse.org_mat_downloads.php]: http://www.eclipse.org/mat/downloads.php
[70 7]: /images/20220510/6f60e71d08754d4da2693d80886ba8ff.png
[Leak Suspects]: /images/20220510/af4fee8e9c42433aac1a5bcbd3a82bb7.png
[70 8]: /images/20220510/754fdcb3b8e2431caecd00139bdc724b.png
[Probleam Suspect]: /images/20220510/8d501faf757f448cb5025c246759c29d.png
[70 9]: /images/20220510/de155863844e4795b8a244dd2c98b79b.png
[70 10]: /images/20220510/0bce5f32f2f4433184531df25cfa3927.png
[java.nio.Bits]: /images/20220510/0b841e6fceec4cf9a9abc2b232327e48.png
[70 11]: /images/20220510/ad85d44f307b44e8afc68200c0dbe354.png
[OQL]: /images/20220510/e497458767b24d2392fb38d9e85860c8.png
[GCRoot Type]: /images/20220510/33c97177fd624d139c9dcff4b1fa90e4.png
[2019070322333679.png]: /images/20220510/1a2bf3c766c34547bdea3618d617dc32.png
[with incoming references]: /images/20220510/e33011c380fc4fd493ba50cb71996aee.png
[Path To GC Roots]: /images/20220510/3876b9b700704cd1ac143f163c32603a.png
[https_github.com_btraceio_btrace_wiki]: https://github.com/btraceio/btrace/wiki
[https_github.com_btraceio_btrace_wiki_BTrace-Annotations]: https://github.com/btraceio/btrace/wiki/BTrace-Annotations
[smaps]: /images/20220510/dcea54b08dab47f482500fcb8ab7f76e.png
[pmap]: /images/20220510/e791a562a25443c6a57048a17127e68b.png