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：

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