记一次 .NET 某游戏服务后端 内存暴涨分析

一：背景

1. 讲故事

前几天有位朋友找到我，说他们公司的后端服务内存暴涨，而且CPU的一个核也被打满，让我帮忙看下怎么回事，一般来说内存暴涨的问题都比较好解决，就让朋友抓一个 dump 丢过来，接下来我们用 WinDbg 一探究竟。

二：WinDbg 分析

1. 到底是谁在暴涨

拿到 dump 之后，首先要判断是托管还是非托管问题，这决定了我们后续的探究方向，我们直接用 !address -summary + !dumpheap -stat 即可。

0:000> !address -summary

--- State Summary ---------------- RgnCount ----------- Total Size -------- %ofBusy %ofTotal
MEM_FREE                                212     7dfe`fb4e7000 ( 125.996 TB)           98.43%
MEM_RESERVE                             368      200`1dbd6000 (   2.000 TB)  99.82%    1.56%
MEM_COMMIT                             1741        0`e6f33000 (   3.609 GB)   0.18%    0.00%

0:000> !dumpheap -stat
Statistics:
              MT    Count    TotalSize Class Name
...
7ff9858ad8e0   409,869   258,383,328 System.Collections.Generic.Dictionary<System.Int64, xxx.xxx>+Entry[]
0225cc98e1f0   283,654   479,330,568 Free
7ff9858ab160         8 2,147,484,480 xxx.xxxUnit[]

0:000> !dumpheap -mt 7ff9858ab160
         Address               MT           Size
    022585dd26b8     7ff9858ab160             24
    02258beb3c78     7ff9858ab160             24
    02259f272aa8     7ff9858ab160            152
    0225a8ae0858     7ff9858ab160            152
    0225a8d015c8     7ff9858ab160            152
    0225a91da130     7ff9858ab160            152
    0225a9395ad0     7ff9858ab160            152
    022694c91020     7ff9858ab160  2,147,483,672 

Statistics:
          MT Count     TotalSize Class Name
7ff9858ab160     8 2,147,484,480 xxx.xxxUnit[]
Total 8 objects, 2,147,484,480 bytes

从卦象看，3.6G 的提交内存，xxx.xxxUnit[] 就占用了 2.1G，可以确定当前是托管内存暴涨，并且也看到了内存都被 022694c91020 这个对象给吃掉了，接下来就是看下这个对象到底被谁持有着？ 使用 !gcroot 即可。

0:000> !gcroot 022694c91020
Caching GC roots, this may take a while.
Subsequent runs of this command will be faster.

Found 0 unique roots.

我去，从卦中看当前的 022694c91020 没有引用根，也就表明这个对象应该会在后续过程中被回收，但这里有一个问题，这个 xxx.xxxUnit[] 到底定义在代码何处呢？ 知道在何处，就可以完美的解决问题。

2. 数组到底定义在何处

可以仔细想一想，xxx.xxxUnit[] 没有被 GC 回收，从侧面也表明它可能刚分配不久，并且是一个局部变量，既然是局部变量，就可以反向找到是哪一个线程分配的，如果线程栈还残留着 返回地址 信息，就可以反推出是哪一个方法，有了这个思路，接下来就可以动手挖了。

按照编码人的习惯， xxx.xxxUnit[] 肯定是某一个 List<xxxUnit> 集合，可以用内存搜索解决。

0:000> s-q 0 L?0xffffffffffffffff 022694c91020
00000225`a89530a0  00000226`94c91020 0cca3690`0cca3690

0:000> !lno 00000225`a89530a0
Before:  00000225a8953098           32 (0x20)	System.Collections.Generic.List`1[[xxx.xxxUnit, xx.xx]]
After:   00000225a89530b8         1224 (0x4c8)	Free
Heap local consistency confirmed.

从卦中看，果然用的是一个 List<xxx.xxxUnit> 集合，万事开头难，接下来继续反向搜索，如果线程栈还有残留的话，就可以找到它所属的线程栈。

0:000> s-q 0 L?0xffffffffffffffff 00000225a8953098
0000004c`417ecd98  00000225`a8953098 00000005`00000000
0000004c`417eceb8  00000225`a8953098 0cca3695`00000000
00000225`f1070180  00000225`a8953098 00000225`d7d287f8
00000225`f10701e0  00000225`a8953098 00000225`d7d287f8

0:000> !address 0000004c`417ecd98

Usage:                  Stack
Base Address:           0000004c`417d1000
End Address:            0000004c`417f0000
Region Size:            00000000`0001f000 ( 124.000 kB)
State:                  00001000          MEM_COMMIT
Protect:                00000004          PAGE_READWRITE
Type:                   00020000          MEM_PRIVATE
Allocation Base:        0000004c`41670000
Allocation Protect:     00000004          PAGE_READWRITE
More info:              ~0k

Content source: 1 (target), length: 3268

从卦中的 More info: 信息来看，它是属于 0 号线程，如果你不相信的话，可以拿 417d1000 去内存段验证下，输出如下：

0:000> !address -f:Stack

        BaseAddress      EndAddress+1        RegionSize     Type       State                 Protect             Usage
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
      4c`41670000       4c`417cc000        0`0015c000 MEM_PRIVATE MEM_RESERVE                                    Stack      [~0; ec8.1584]
      4c`417cc000       4c`417d1000        0`00005000 MEM_PRIVATE MEM_COMMIT  PAGE_READWRITE | PAGE_GUARD        Stack      [~0; ec8.1584]
      4c`417d1000       4c`417f0000        0`0001f000 MEM_PRIVATE MEM_COMMIT  PAGE_READWRITE                     Stack      [~0; ec8.1584]

既然找到了是 0 号线程，接下来可以用 !clrstack 观察下，奇怪的是 0 号线程啥都没有，我怀疑这个 dump 抓的有问题，可以截图为证。

看不到任何线程栈信息，这就难搞了，接下来的路在何方呢？

3. 还有希望吗

作为调试人，一定要在绝望中寻找希望，突破口就是考验线程栈布局的理解，可以在栈上往小地址找，会找到子函数的返回地址(returnAddress)，即类似的格式： 0x00007ffxxxxxx，这个地址和 List<xxx.xxxUnit> 都同属一个方法，如果不清楚的话画个简图如下：

如图中所述找到 子方法 ReturnAddress 地址值即可，接下来使用windbg 的 dqs 命令外加 !ip2md 观察方法名即可。

0:000> dqs 0000004c`417ecd98 L-50
0000004c`417ecb18  0000004c`417ed678
0000004c`417ecb20  00000225`b9e78518
0000004c`417ecb28  00007ff9`85f3f861
0000004c`417ecb30  00000225`ba22b8c0
0000004c`417ecb38  0000001a`00000027
0000004c`417ecb40  00000225`00000027
0000004c`417ecb48  00000225`84aef0f8
...
0000004c`417ecd88  0000001a`00000000
0000004c`417ecd90  00000225`82278a68

0:000> !ip2md 00007ff9`85f3f861
MethodDesc:   00007ff983ef1af0
Method Name:          xxx.xxx.xxxRange(xxx,xxx,xxx,xxx)
Class:                00007ff983ef1a58
MethodTable:          00007ff983ef1b70
mdToken:              0000000006000A47
Module:               00007ff983d9c060
IsJitted:             yes
Current CodeAddr:     00007ff985f3f160
Version History:
  ILCodeVersion:      0000000000000000
  ReJIT ID:           0
  IL Addr:            00000225ef226c48
     CodeAddr:           00007ff985f3f160  (MinOptJitted)
     NativeCodeVersion:  0000000000000000

在卦中获取到这些信息之后，接下来看下 xxx.xxx.xxxRange 中是否有 List<xxxUnit> 集合，为什么高达 2个G，经过仔细研读代码，终于发现了问题，截图如下：

从图中看，核心点就是这里的 num++，在某些情况下会导致在 for 中出不来继而不断的 List.Add ，最终导致问题的发生。

再回头结合朋友说的内存暴涨，伴随一个 CPU 核心被打满，完全就可以解释了。

三：总结

这是一个比较隐晦的逻辑bug导致的内存暴涨,如果仅仅从代码层面去分析，相信你可能要花费好久的时间，从高级调试的角度看，在 List 无根的情况下如何快速的找到 List 所属的代码块，也是对基础知识的一个考验。