Java堆外内存之七:JVM NativeMemoryTracking 分析堆外内存泄露

时间:2022-06-25 04:10:41

Native Memory Tracking (NMT) 是Hotspot VM用来分析VM内部内存使用情况的一个功能。我们可以利用jcmd(jdk自带)这个工具来访问NMT的数据。

NMT介绍

工欲善其事必先利其器,我们先把相关需要的配置和工具介绍清楚,再通过例子来看看具体如何使用NMT。

打开NMT

NMT必须先通过VM启动参数中打开,不过要注意的是,打开NMT会带来5%-10%的性能损耗。

-XX:NativeMemoryTracking=[off | summary | detail]
# off: 默认关闭
# summary: 只统计各个分类的内存使用情况.
# detail: Collect memory usage by individual call sites.

jcmd查看NMT报告

通过jcmd查看NMT报告以及查看对比情况。

jcmd <pid> VM.native_memory [summary | detail | baseline | summary.diff | detail.diff | shutdown] [scale= KB | MB | GB]

# summary: 分类内存使用情况.
# detail: 详细内存使用情况,除了summary信息之外还包含了虚拟内存使用情况。
# baseline: 创建内存使用快照,方便和后面做对比
# summary.diff: 和上一次baseline的summary对比
# detail.diff: 和上一次baseline的detail对比
# shutdown: 关闭NMT

VM退出时打印NMT

可以通过下面VM参数在JVM退出时打印NMT报告。

-XX:+UnlockDiagnosticVMOptions -XX:+PrintNMTStatistics

NMT实战

症状

某个服务(C)在客户环境使用后发现其内存占用不断变大且远超Xmx指定的大小,导致整个系统因缺少内存造成其他服务无法启动。当时查看到其RSS大约为11G,-Xmx=6G而且heap利用率不到50%。

user@hostxxx> prstat -p 2780
PID USERNAME SIZE RSS STATE PRI NICE TIME CPU PROCESS/NLWP
2780 user 11G 11G sleep 59 0 44:16:39 0.0% java/196 user@hostxxx> /opt/jdk1.8.0_40/bin/jstat -gcutil 2780
S0 S1 E O M CCS YGC YGCT FGC FGCT GCT
0.00 100.00 90.60 46.80 98.02 97.10 11323 4049.745 11 225.345 4275.090

分析

服务通过-Xmx=6G指定最大堆分配为6G,但实际RSS已达到11G,开始怀疑堆外内存是否有内存泄露。为了有更好详细的数据,就在本地重现这个问题,并且打开了NMT持续监控。

NMT的Report如下,重点关注每个分类下的commit大小,这个是实际使用的内存大小。

6739: #进程ID

Native Memory Tracking:

Total: reserved=8491110KB, committed=7220750KB
- Java Heap (reserved=6293504KB, committed=6291456KB)
(mmap: reserved=6293504KB, committed=6291456KB) - Class (reserved=1107429KB, committed=66189KB)
(classes #11979)
(malloc=1509KB #18708)
(mmap: reserved=1105920KB, committed=64680KB) - Thread (reserved=159383KB, committed=159383KB)
(thread #156)
(stack: reserved=158720KB, committed=158720KB)
(malloc=482KB #788)
(arena=182KB #310) - Code (reserved=255862KB, committed=41078KB)
(malloc=6262KB #9319)
(mmap: reserved=249600KB, committed=34816KB) - GC (reserved=449225KB, committed=449225KB)
(malloc=166601KB #1714646)
(mmap: reserved=282624KB, committed=282624KB) - Compiler (reserved=395KB, committed=395KB)
(malloc=265KB #856)
(arena=131KB #3) - Internal (reserved=146041KB, committed=146041KB)
(malloc=132185KB #276370)
(mmap: reserved=13856KB, committed=13856KB) - Symbol (reserved=31487KB, committed=31487KB)
(malloc=29209KB #91080)
(arena=2278KB #1) - Native Memory Tracking (reserved=33212KB, committed=33212KB)
(malloc=168KB #2575)
(tracking overhead=33044KB) - Arena Chunk (reserved=2284KB, committed=2284KB)
(malloc=2284KB) - Unknown (reserved=12288KB, committed=0KB)
(mmap: reserved=12288KB, committed=0KB) Virtual memory map:
......

并且在服务器上通过cron job来定期抓取NMT的report保存下来做分析,而且同时也把其对应的RSS和PMAP都抓取了一份。

COLLECTOR_PID=`ps -ef|grep "ProcessName" | grep -v grep | awk '{print $2}'`
OUTDIR=/opt/chkmem
HOSTNAME=`hostname` prstat -s rss 1 1 > ${OUTDIR}/${HOSTNAME}_coll_${COLLECTOR_PID}_prstat_`date '+%Y%m%d_%H%M%S'`.txt /opt/jdk1.8.0_40/bin/jcmd ${COLLECTOR_PID} VM.native_memory detail > ${OUTDIR}/${HOSTNAME}_coll_${COLLECTOR_PID}_nmd_`date '+%Y%m%d_%H%M%S'`.txt pmap -x ${COLLECTOR_PID} > ${OUTDIR}/${HOSTNAME}_coll_${COLLECTOR_PID}_pmap_`date '+%Y%m%d_%H%M%S'`.txt

分析发现NMT中的Symbol域持续增大,从最开始的几十兆已经增加到了2G左右,而且整个jvm的内存使用量也在持续增加。见下图: Java堆外内存之七:JVM NativeMemoryTracking 分析堆外内存泄露

验证后发现问题和JDK8的一个bug https://bugs.java.com/view_bug.do?bug_id=8180048 非常类似,测试后也证实确实如此,最后通过升级JDK解决了这个问题。具体是那个组件命中了JDK的这个bug,会在下一篇文章中详细描述。