记一次 .NET某道闸收费系统内存溢出分析-编程知识

一：背景

1. 讲故事

前些天有位朋友找到我，说他的程序几天内存就要爆一次，不知道咋回事，找不出原因，让我帮忙看一下，这种问题分析dump是最简单粗暴了，拿到dump后接下来就是一顿分析。

二：WinDbg 分析

1. 程序为什么会暴

程序既然会爆，可能是虚拟地址受限，也可能是系统内存不足，可以用 !address -summary 观察下。


0:037> !address -summary
--- Usage Summary ---------------- RgnCount ----------- Total Size -------- %ofBusy %ofTotal
<unknown>                               866          53577000 (   1.302 GB)  69.38%   65.11%
Image                                  2244          16ee2000 ( 366.883 MB)  19.09%   17.91%
Heap                                    222           8adc000 ( 138.859 MB)   7.23%    6.78%
Free                                    460           7e14000 ( 126.078 MB)            6.16%
Stack                                   255           5150000 (  81.312 MB)   4.23%    3.97%
TEB                                      85             db000 ( 876.000 kB)   0.04%    0.04%
Other                                    20             79000 ( 484.000 kB)   0.02%    0.02%
PEB                                       1              3000 (  12.000 kB)   0.00%    0.00%
...
--- State Summary ---------------- RgnCount ----------- Total Size -------- %ofBusy %ofTotal
MEM_COMMIT                             2900          64906000 (   1.571 GB)  83.72%   78.57%
MEM_RESERVE                             793          138d6000 ( 312.836 MB)  16.28%   15.28%
MEM_FREE                                460           7e14000 ( 126.078 MB)            6.16%
...

从卦中可以明显的看出，这又是一例经典的32bit程序受到了2G的内存限制，按往期经验来说解决办法比较简单，改成大地址或者x64即可。

哈哈，既然要分享这篇，自然就不是这么简单的事情，这需要我们排查这个溢出是不是程序的bug导致的，如果是那还得继续找原因。

2. 是程序bug导致的吗

要想搞清楚这个问题，需要去分析各处的内存占用，比如托管堆，可以用 !eeheap -gc 观察。


0:037> !eeheap -gc
Number of GC Heaps: 1
generation 0 starts at 0x49fd10a8
generation 1 starts at 0x49fd1000
generation 2 starts at 0x03381000
ephemeral segment allocation context: nonesegment     begin  allocated      size
03380000  03381000  0437ff88  0xffef88(16773000)
23e60000  23e61000  24e5ff88  0xffef88(16773000)
0b510000  0b511000  0c50ff88  0xffef88(16773000)
...
7be20000  7be21000  7cbbdb60  0xd9cb60(14273376)
49fd0000  49fd1000  4afcfe08  0xffee08(16772616)
Large object heap starts at 0x04381000segment     begin  allocated      size
04380000  04381000  04a67b50  0x6e6b50(7236432)
Total Size:              Size: 0x39738ad4 (963873492) bytes.
------------------------------
GC Heap Size:    Size: 0x39738ad4 (963873492) bytes.

从卦中可以看到，托管堆占用963M，并且产生了很多的16M的segment，这就表明当前的托管堆吃掉了内存，接下来的问题是为什么托管堆吃了那么多的内存呢？那就只能用 !dumpheap -stat 去观察下托管堆的对象布局咯。


0:037> !dumpheap -stat
Statistics:MT    Count    TotalSize Class Name
...
717c8b4c   264594     11642136 System.Threading.ExecutionContext
717cd044   265930     13034088 System.Collections.Hashtable+bucket[]
717ccff4   265854     13824408 System.Collections.Hashtable
71761c34   268005     17152320 System.Threading.OverlappedData
70d73c10   264469     26446900 System.Net.Sockets.OverlappedAsyncResult
717cdd04   280225    293649193 System.Byte[]
013a9f98   269886    540566904      Free
Total 3880354 objects

从卦中可以看到当前托管堆有 26.8w 的 OverlappedData 对象，这是一个非常明显的异常信号，熟悉这块的朋友应该知道，这个东西常常和异步打交道，也就表示当前程序可能有高达 26.8w 的异步请求可能没有得到响应，要想找到这个答案，就需要对 OverlappedData 进行穿刺。

3. OverlappedData 穿刺检查

对 OverlappedData 穿刺的目的就是要活检内部的 AsyncCallback 回调函数，看看到底是良性还是恶性的，相关命令如下：


0:037> !dumpheap -stat
...
34f38ac4 71761c34       64         
34f39088 71761c34       64   
...
0:037> !mdt 34f39088
34f39088 (System.Threading.OverlappedData)m_asyncResult:33e8aafc (System.Net.Sockets.OverlappedAsyncResult)m_iocb:03c077a0 (System.Threading.IOCompletionCallback)...m_nativeOverlapped:(System.Threading.NativeOverlapped) VALTYPE (MT=7176dfe0, ADDR=34f390b0)
0:037> !mdt 33e8aafc
33e8aafc (System.Net.Sockets.OverlappedAsyncResult)m_AsyncObject:03c71d44 (System.Net.Sockets.Socket)m_AsyncState:33e8aaec (xxx)m_AsyncCallback:03e8f214 (System.AsyncCallback)...
0:037> !mdt 03e8f214
03e8f214 (System.AsyncCallback)_target:03c065a8 (xxx)_methodPtr:19432480 (System.IntPtr)
0:037> u 19432480
19432480 e933932102      jmp     1b64b7b8
19432485 5f              pop     edi
...
0:037> !ip2md 1b64b7b8
MethodDesc:   131605ac
Method Name:  xxxDevices.ReceiveCallback(System.IAsyncResult)

卦中的信息量还是蛮大的，可以看到这是一个和 Socket 相关的异步函数，并且也成功找到了 xxxDevices.ReceiveCallback 回调函数，接下来就是检查下这个方法附近的业务逻辑，由于代码会涉及到一些隐私，我就多模糊一点，请见谅，截图如下：

仔细阅读这段代码，他是想用异步的方式一次次的用byte[1024]去丈量一段可能的大数据，直到这个 Stream 不能再读了，所以用了 if (stream.CanRead) 判断。

对 Socket 编程比较熟悉的朋友相信很快就能发现问题，判断 Stream 中的数据是否读完应该用 DataAvailable 属性，而不是 CanRead，比如下面这段正确的代码：

最后再贴VS中对 CanRead 和 DataAvailable 属性的解释。


//
// Summary:
//     Gets a value that indicates whether the System.Net.Sockets.NetworkStream supports
//     reading.
//
// Returns:
//     true if data can be read from the stream; otherwise, false. The default value
//     is true.
public override bool CanRead { get; }//
// Summary:
//     Gets a value that indicates whether data is available on the System.Net.Sockets.NetworkStream
//     to be read.
//
// Returns:
//     true if data is available on the stream to be read; otherwise, false.
//
public virtual bool DataAvailable { get; }