JAVA使用堆外記憶體導致swap飆高
阿新 • • 發佈：2019-01-10
近期遇到一個堆外記憶體導致swap飆高的問題，這類問題比較罕見，因此將整個排查過程記錄下來了
現象描述
最近1周線上伺服器時不時出現swap報警（swap超過記憶體10%時觸發報警，記憶體是4G，因此swap超過400M會觸發報警），每次都是童鞋們通過重啟tomcat解決的；
但導致的根本原因是什麼呢？必須找到根本原因才行，總是這麼重啟就有點low了
問題排查
於是找了1臺佔用了swap但還未觸發報警的伺服器進行了排查
以下是當時通過top命令觀察到的結果
23:03:22 swap佔用了354M的記憶體
23:55:42 swap佔用了398M的記憶體
原因分析
到底是什麼原因導致swap飆高呢？肯定是tomcat，因為每次重啟tomcat就解決了;但根本原因是？
誰佔用了swap
通過以下指令碼 swap.sh
#!/bin/bash # Get current swap usage for all running processes # Erik Ljungstrom 27/05/2011 do_swap () { SUM=0 OVERALL=0 for DIR in `find /proc/ -maxdepth 1 -type d | egrep "^/proc/[0-9]"` ; do PID=`echo $DIR | cut -d / -f 3` PROGNAME=`ps -p $PID -o comm --no-headers` for SWAP in `grep Swap $DIR/smaps 2>/dev/null| awk '{ print $2 }'` do let SUM=$SUM+$SWAP done echo "PID=$PID - Swap used: $SUM - ($PROGNAME )" let OVERALL=$OVERALL+$SUM SUM=0 done echo "Overall swap used: $OVERALL" } do_swap |awk -F[\ \(] '{print $5,$1,$8}' | sort -n | tail -3
可以看出PID=19911這個程序使用了324M的swap
通過grep程序號19911可以看出確實是tomcat佔用swap最多
程序19911佔用總的實體記憶體是3.1G，java佔用的堆內記憶體大小為2.78G，剩下的320M是堆外記憶體佔用的
Max memory = [-Xmx] + [-XX:MaxPermSize] + number_of_threads * [-Xss]
2779M=2048M+268M+463*1M
sudo -u tomcat ./jinfo -flag MaxPermSize 19911
-XX:MaxPermSize=268435456
java -XX:+PrintFlagsFinal -version | grep ThreadStackSize intx CompilerThreadStackSize = 0 {pd product} intx ThreadStackSize = 1024 {pd product} intx VMThreadStackSize = 1024 {pd product} java version "1.7.0_45" Java(TM) SE Runtime Environment (build 1.7.0_45-b18) Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (build 24.45-b08, mixed mode)
java -XX:+PrintFlagsFinal -version | grep -i permsize
uintx AdaptivePermSizeWeight = 20 {product}
uintx MaxPermSize = 85983232 {pd product}
uintx PermSize = 21757952 {pd product}
java version "1.7.0_45"
Java(TM) SE Runtime Environment (build 1.7.0_45-b18)
Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (build 24.45-b08, mixed mode)
哪行程式碼佔用了堆外記憶體
堆內記憶體溢位可以直接通過MAT分析堆資訊就可以定位到具體的程式碼，但是對於堆外記憶體就必須通過BTrace來解決
google-perftools 定位類名和方法名
如何安裝和使用google-perftools見這裡
由於要啟動google-perftools需要重啟tomcat，所以重啟tomcat後，PID從19911變成了9176
重啟tomcat後，會自動生成heap檔案，檔名的命名規範是gperf_pid.xxx.heap，所以我們只需要關注gperf_9176.*即可
[[email protected] /home/xxx/logs]$ ll *.heap
…...
-rw-r--r-- 1 tomcat tomcat 5048 May 6 10:46 gperf_9171.0001.heap
-rw-r--r-- 1 tomcat tomcat 5036 May 6 10:46 gperf_9173.0001.heap
-rw-r--r-- 1 tomcat tomcat 5055 May 6 10:46 gperf_9174.0001.heap
-rw-r--r-- 1 tomcat tomcat 5352 May 6 10:46 gperf_9175.0001.heap
-rw-r--r-- 1 tomcat tomcat 1048563 May 6 10:46 gperf_9176.0001.heap
-rw-r--r-- 1 tomcat tomcat 1048564 May 6 10:46 gperf_9176.0002.heap
-rw-r--r-- 1 tomcat tomcat 1048563 May 6 10:47 gperf_9176.0003.heap
-rw-r--r-- 1 tomcat tomcat 1048565 May 6 10:47 gperf_9176.0004.heap
-rw-r--r-- 1 tomcat tomcat 1048574 May 6 10:49 gperf_9176.0005.heap
-rw-r--r-- 1 tomcat tomcat 1048574 May 6 10:50 gperf_9176.0006.heap
-rw-r--r-- 1 tomcat tomcat 1048568 May 6 10:51 gperf_9176.0007.heap
-rw-r--r-- 1 tomcat tomcat 1048572 May 6 10:53 gperf_9176.0008.heap
-rw-r--r-- 1 tomcat tomcat 1048564 May 6 10:55 gperf_9176.0009.heap
-rw-r--r-- 1 tomcat tomcat 1048560 May 6 10:58 gperf_9176.0010.heap
-rw-r--r-- 1 tomcat tomcat 1048563 May 6 11:00 gperf_9176.0011.heap
-rw-r--r-- 1 tomcat tomcat 1048564 May 6 11:03 gperf_9176.0012.heap
…...
分析heap檔案
/home/google-perftools/bin/pprof --text /home/java /home/logs/gperf_9176.0010.heap
Using local file /home/java.
Using local file /home/logs/gperf_9176.0010.heap.
Total: 186.4 MB
91.2 48.9% 48.9% 91.2 48.9% updatewindow
52.5 28.2% 77.1% 52.5 28.2% os::malloc
38.0 20.4% 97.4% 38.0 20.4% inflateInit2_
3.0 1.6% 99.0% 3.0 1.6% init
0.8 0.4% 99.5% 0.8 0.4% ObjectSynchronizer::omAlloc
0.4 0.2% 99.7% 0.4 0.2% readCEN
0.3 0.2% 99.9% 38.3 20.5% Java_java_util_zip_Inflater_init
0.1 0.1% 100.0% 0.1 0.1% _dl_allocate_tls
0.0 0.0% 100.0% 0.0 0.0% _dl_new_object
0.0 0.0% 100.0% 1.1 0.6% Thread::Thread
0.0 0.0% 100.0% 0.0 0.0% CollectedHeap::CollectedHeap
0.0 0.0% 100.0% 0.0 0.0% Events::init
0.0 0.0% 100.0% 0.4 0.2% ZIP_Put_In_Cache0
0.0 0.0% 100.0% 0.0 0.0% read_alias_file
0.0 0.0% 100.0% 0.0 0.0% _nl_intern_locale_data
可以看出是java.util.zip.Inflater的init()佔用了比較多的記憶體
通過BTrace定位程式碼呼叫方
編寫程式碼BtracerInflater.java對init方法進行攔截
import static com.sun.btrace.BTraceUtils.*;
import com.sun.btrace.annotations.*;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.lang.Thread;
@BTrace public class BtracerInflater{
@OnMethod(
clazz="java.util.zip.Inflater",
method="/.*/"
)
public static void traceCacheBlock(){
println("Who call java.util.zip.Inflater's methods :");
jstack();
}
}
執行BTrace
[[email protected] /home/xxx/btrace-bin/bin]$ sudo -u tomcat ./btrace -cp ../build 9176 BtracerInflater.java|more
Who call java.util.zip.Inflater's methods :
java.util.zip.Inflater.<init>(Inflater.java:102)
java.util.zip.GZIPInputStream.<init>(GZIPInputStream.java:76)
java.util.zip.GZIPInputStream.<init>(GZIPInputStream.java:90)
com.xxx.OrderDiffUtil.ungzip(OrderDiffUtil.java:54)
com.xxx.OrderDiffUtil.parse(OrderDiffUtil.java:32)
com.xxx.FaxOrderEventListener.takeSectionChangedInfo(FaxOrderEventListener.java:87)
com.xxx.FaxOrderEventListener.onMessage(FaxOrderEventListener.java:46)
.......
可以看出是OrderDiffUtil的ungzip()呼叫了java.util.zip.Inflater的init()
看看OrderDiffUtil.ungzip()
private static String ungzip(String encodeJson) {
ByteArrayOutputStream out = new ByteArrayOutputStream(encodeJson.length() * 5);
ByteArrayInputStream in = null;
try {
in = new ByteArrayInputStream(Base64.decode(encodeJson));
} catch (UnsupportedEncodingException e) {
return "{}";
}
try {
GZIPInputStream gunzip = new GZIPInputStream(in);
byte buffer[] = new byte[1024];
int len = 0;
while ((len = gunzip.read(buffer)) != -1) {
out.write(buffer, 0, len);
}
} catch (IOException e) {
return "{}";
}
try {
return out.toString("ISO-8859-1");
} catch (UnsupportedEncodingException e) {
}
return "{}";
}
可見gunzip未被close
所以根本原因是未呼叫GZIPInputStream的close()關閉流導致堆外記憶體佔用
總結
- 堆外記憶體的問題使用google-prefile和BTrace定位問題非常方便
- 堆外記憶體主要出現在使用DirectByteBuffer或者gzip不當時出現