记一次 .NET 某智慧水厂API 非托管内存泄漏分析
2024-09-04 00:39:18
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：
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.
从 !address -summary 和 !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：
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
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