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记一次 .NET 某智慧水厂API 非托管内存泄漏分析


一:背景

1. 讲故事

七月底的时候有位朋友在wx上找到我,说他的程序内存占用8G,托管才占用1.5G,询问剩下的内存哪里去了?截图如下:

记一次 .NET 某智慧水厂API 非托管内存泄漏分析

从求助内容看,这位朋友真的太客气了,动不动就谈钱,真伤感情,如果有朋友一直关注我的分享,应该知道我一直都是免费分析dump,当然我的知识和经验也是有边界的,有些dump我也搞不定,不过我还是尽自己最大努力去寻找答案。

在这里我有必要说一下职场,在我的潜意识或者在我的团队中,这些很难搞的问题当然由技术领导去搞定,但我发现有好几起却不是这样的,技术经理搞不定转包下来,下面搞不定就让他另请高明。。。😥😥😥 有大佬可以分析下吗。

好了,闲话不多说,当务之急上windbg说话。

二: windbg 分析

1. 真的是非托管泄漏吗?

我在很多分析内存泄漏方面的文章都提到过,先要用二分法确定下是哪一部分的内存泄漏(托管还是非托管)。

 0:000> !address -summary  --- Usage Summary ---------------- RgnCount ----------- Total Size -------- %ofBusy %ofTotal Free                                    387     7df2`11ac1000 ( 125.946 TB)           98.39% <unknown>                              2229      20c`a21bb000 (   2.049 TB)  99.75%    1.60% Heap                                   1081        1`33914000 (   4.806 GB)   0.23%    0.00% Image                                  1674        0`0e4be000 ( 228.742 MB)   0.01%    0.00% Stack                                   973        0`0a140000 ( 161.250 MB)   0.01%    0.00% TEB                                     324        0`00288000 (   2.531 MB)   0.00%    0.00% Other                                    11        0`001d9000 (   1.848 MB)   0.00%    0.00% PEB                                       1        0`00001000 (   4.000 kB)   0.00%    0.00%  --- Type Summary (for busy) ------ RgnCount ----------- Total Size -------- %ofBusy %ofTotal MEM_MAPPED                              300      200`00f9e000 (   2.000 TB)  97.35%    1.56% MEM_PRIVATE                            3869        d`dd7ed000 (  55.461 GB)   2.64%    0.04% MEM_IMAGE                              2124        0`0fda4000 ( 253.641 MB)   0.01%    0.00%  --- State Summary ---------------- RgnCount ----------- Total Size -------- %ofBusy %ofTotal MEM_FREE                                387     7df2`11ac1000 ( 125.946 TB)           98.39% MEM_RESERVE                            1763      20b`d9903000 (   2.046 TB)  99.60%    1.60% MEM_COMMIT                             4530        2`14c2c000 (   8.324 GB)   0.40%    0.01%   0:000> !eeheap -gc Number of GC Heaps: 40 ------------------------------ Heap Size:               Size: 0x3322e60 (53620320) bytes. ------------------------------ GC Heap Size:            Size: 0x603046b0 (1613776560) bytes.  

!address -summary!eeheap -gc 两条命令看,确实如朋友所说:MEM_COMMIT=8.3G, GC Heap=1.5G, 我去,果然是难搞的非托管内存泄漏,既然是地狱模式,那就硬着头皮继续看吧,要想继续排查的话,首先得看 windows nt 堆。

2. 查看 windows nt堆

其实不管是托管的C#还是非托管的C,C++,它们分配内存最终都需要调用 Windows 的 VirtualAlloc,HeapAlloc API 到 windows nt 上,接下来的研究方向是如何查找这些 .net 看不到的 nt堆, 可以使用 windbg 的 !heap -s 命令。

 0:000> !heap -s   ************************************************************************************************************************                                               NT HEAP STATS BELOW ************************************************************************************************************************ LFH Key                   : 0x0e4dcfd61ab09dd9 Termination on corruption : ENABLED           Heap     Flags   Reserv  Commit  Virt   Free  List   UCR  Virt  Lock  Fast                              (k)     (k)    (k)     (k) length      blocks cont. heap  ------------------------------------------------------------------------------------- 000001bacd190000 00000002 4841944 4810424 4840388  13556  2042   303    2    dd8   LFH 000001baccfb0000 00008000      64      4     64      2     1     1    0      0       000001bacd4d0000 00001002    8772   6748   7216   1045   191     4    0     38   LFH     External fragmentation  15 % (191 free blocks) 000001bacdf90000 00001002    2636    404   1080     33     3     2    0      0   LFH 000001bace620000 00001002    8772   4052   7216   3874    13     7    0     1f   LFH     External fragmentation  95 % (13 free blocks) 000001bace610000 00001003      60      8     60      6     1     1    0    N/A    000001bace540000 00001002    1616     24     60      4     2     1    0      1   LFH 000001baceb50000 00001002    4680   1228   3124    504    99     3    0      0   LFH     External fragmentation  41 % (99 free blocks) 000001baceb20000 00041002      60      8     60      5     1     1    0      0       000001baceb10000 00041002    1616     68     60      4     3     1    0      0   LFH 000001c7738a0000 00001002   49336  19316  47780   8249    43    22    0    13b   LFH     External fragmentation  42 % (43 free blocks) 000001c7753c0000 00001002   13712   8460  12156    968    29     6    0     1c   LFH     External fragmentation  11 % (29 free blocks) 000001c7763f0000 00001002    8772   3944   7216    423    25     4    0     3f   LFH 000001ba977c0000 00001002    1080    376   1080    365     3     2    0      0       -------------------------------------------------------------------------------------  

从上面的信息可以看出,当前有 14个 heap,其中最大的一个heap占了 4.8G,为啥这个heap这么大? 接下来详细看下这个heap,可使用 !ext.heap -stat -h 000001bacd190000

 0:000> !ext.heap -stat -h 000001bacd190000  heap @ 000001bacd190000 group-by: TOTSIZE max-display: 20     size     #blocks     total     ( %) (percent of total busy bytes)     20034 8eee - 11df90858  (96.44)     2ee0000 2 - 5dc0000  (1.98)     851 1c2b - ea419b  (0.31)     2ac00 28 - 6ae000  (0.14)     27d8 268 - 5fdfc0  (0.13)     24000 28 - 5a0000  (0.12)     d51 564 - 47c8a4  (0.09)     10d1 3e7 - 419f97  (0.09)     fd1 415 - 409025  (0.09)     29d1 12f - 317e5f  (0.07)     138 18b0 - 1e1680  (0.04)     12c 188b - 1cc2e4  (0.04)     1000 17e - 17e000  (0.03)     2000 8e - 11c000  (0.02)     200 899 - 113200  (0.02)     ad1 178 - fe2f8  (0.02)     478 367 - f3448  (0.02)     7c8 1b9 - d6788  (0.02)     1c038 7 - c4188  (0.02)     f520 c - b7d80  (0.02)  

可能很多人看不懂上面的卦象,首先 busy表示那些最近分配还未释放的,从卦头看,size=20034 的 block 有 36590 个,总占用:11df90858 = 4797827160byte = 4.7G,接下来的疑问很显然了,这些 block 里面到底都是些什么??? 要想找到答案,把这 3w 多的 block 信息都显示出来,可以用命令: !ext.heap -flt s 20034

 0:000> !ext.heap -flt s 20034     _HEAP @ 1bacd190000               HEAP_ENTRY Size Prev Flags            UserPtr UserSize - state         000001c771f2ad30 2004 0000  [00]   000001c771f2ad40    20034 - (busy)         000001c774a65160 2004 2004  [00]   000001c774a65170    20034 - (busy)         000001c774a851a0 2004 2004  [00]   000001c774a851b0    20034 - (busy)         000001c774aa51e0 2004 2004  [00]   000001c774aa51f0    20034 - (busy)         000001c774ac5220 2004 2004  [00]   000001c774ac5230    20034 - (busy)         000001c774ae5260 2004 2004  [00]   000001c774ae5270    20034 - (busy)         000001c774b052a0 2004 2004  [00]   000001c774b052b0    20034 - (busy)         000001c774b29320 2004 2004  [00]   000001c774b29330    20034 - (busy)         000001c774b49360 2004 2004  [00]   000001c774b49370    20034 - (busy)         000001c774b693a0 2004 2004  [00]   000001c774b693b0    20034 - (busy)         000001c774b893e0 2004 2004  [00]   000001c774b893f0    20034 - (busy)           unknown!noop         000001c774ba9420 2004 2004  [00]   000001c774ba9430    20034 - (busy)         ...         ... 

block块信息太多,这里我就贴一部分上去,上面列的 HEAP_ENTRY 就是 block 的首地址,然后我通过 dc 一顿找,发现不少下面的输出。

 0:000> dc 000001c774a65160 L 50 000001c7`74a65160  dddddddd 00000000 cada2944 0c85cc02  ........D)...... 000001c7`74a65170  74a21070 000001c7 74a851b0 000001c7  p..t.....Q.t.... 000001c7`74a65180  00000000 00000000 00000000 00000001  ................ 000001c7`74a65190  00020000 00000000 0000007a fdfdfdfd  ........z....... 000001c7`74a651a0  00c801aa 55028000 05040355 44b60706  .......UU......D 000001c7`74a651b0  693d6f55 69502c31 32693d6e 7361502c  Uo=i1,Pin=i2,Pas 000001c7`74a651c0  726f7773 33733d64 6f72472c 693d7075  sword=s3,Group=i 000001c7`74a651d0  74532c34 54747261 3d656d69 452c3569  4,StartTime=i5,E 000001c7`74a651e0  6954646e 693d656d 75532c36 41726570  ndTime=i6,SuperA 000001c7`74a651f0  6f687475 657a6972 0a37693d 72657375  uthorize=i7.user 000001c7`74a65200  68747561 7a69726f 2c323d65 3d6e6950  authorize=2,Pin= 000001c7`74a65210  412c3169 6f687475 657a6972 656d6954  i1,AuthorizeTime 000001c7`74a65220  656e6f7a 693d6449 75412c32 726f6874  zoneId=i2,Author 000001c7`74a65230  44657a69 49726f6f 33693d64 6c6f680a  izeDoorId=i3.hol 000001c7`74a65240  79616469 482c333d 64696c6f 693d7961  iday=3,Holiday=i 000001c7`74a65250  6f482c31 6164696c 70795479 32693d65  1,HolidayType=i2 000001c7`74a65260  6f6f4c2c 33693d70 6d69740a 6e6f7a65  ,Loop=i3.timezon 000001c7`74a65270  2c343d65 656d6954 656e6f7a 693d6449  e=4,TimezoneId=i 000001c7`74a65280  75532c31 6d69546e 693d3165 75532c32  1,SunTime1=i2,Su 000001c7`74a65290  6d69546e 693d3265 75532c33 6d69546e  nTime2=i3,SunTim  

说实话用dc一个一个找,真的太累,这里我就写一个简单的脚本,把前1w个block都dc出来看看内容咋样?

 "use strict";  var index = 1;  function initializeScript() { return [new host.apiVersionSupport(1, 7)]; } function log(str) { host.diagnostics.debugLog(str + "n"); } function exec(str) { log("n" + str); return host.namespace.Debugger.Utility.Control.ExecuteCommand(str); }  function invokeScript() {     show_heap_s(); }  function show_heap_s() {      //get top 1      var output = exec("!heap -s").Skip(10).First();      var h_address = output.split(' ')[0];      show_max_blocksize(h_address); }  function show_max_blocksize(address) {      var output = exec("!ext.heap -stat -h " + address).Skip(3).First();      var block_size = output.trim().split(' ')[0];      show_all_blocksize(block_size); }  function show_all_blocksize(blocksize) {      var output = exec("!ext.heap -flt s " + blocksize).Take(10000);     for (var line of output) {          var heap_entry_address = line.trim().split(' ')[0];          if (heap_entry_address.indexOf("00") == -1) continue;          show_heap_entry(heap_entry_address);     } }  function show_heap_entry(heap_entry_address) {      var pageIndex = (index++);      var path = ".writemem D:\dumps\winform-memory-leak\file\" + pageIndex + ".txt " + heap_entry_address + " L?0x500";      var output = exec(path);      log("pageIndex=" + pageIndex); }  

脚本执行后,输出结果如下:

记一次 .NET 某智慧水厂API 非托管内存泄漏分析

问了下朋友这些字符串大概是干嘛的? 为啥非托管中有这么多的string没有得到释放,朋友告诉我这个大概是门禁相关业务,是通过 plc 方式和 C# 进行交互,分析到这里我能提供的信息都已提供了,接下来就要和门禁业务方确认下如何进一步定位和改进了。

三:总结

貌似这是20篇dump案例分享中第一个聊到非托管泄露的问题,曾今我在B站上说只专注于分析.NET托管内存泄漏,看样子很难实现哈,确实 C# 和 lua,C++,COM,内嵌浏览器 的交互造成非托管内存泄漏的例子数不胜数哈 😂😂😂

更多高质量干货:参见我的 GitHub: dotnetfly

记一次 .NET 某智慧水厂API 非托管内存泄漏分析

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