Microsoft MVP성태의 닷넷 이야기
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windbg - 닷넷 응용 프로그램의 메모리 누수 분석

덤프를 받았는데, 문제 현상은 메모리 누수였습니다. 메모리 누수를 분석하기 위한 전형적인 방식으로, 우선 확실한 분석을 위해 일정 시간 간격을 두고 메모리 덤프를 받아야 합니다. (문제가 단순한 경우 하나만 받아도 충분합니다.)

그다음 GC heap 상태를 보면,

0:000> !dumpheap -stat
Statistics:
              MT    Count    TotalSize Class Name
00007ff90f456748        1           24 Elasticsearch.Net.ElasticsearchDefaultSerializer
00007ff90f192f78        1           24 System.Collections.Generic.ObjectEqualityComparer`1[[System.Runtime.Caching.MemoryCache, System.Runtime.Caching]]
00007ff90f143038        1           24 System.Collections.Generic.Dictionary`2+ValueCollection[[System.String, mscorlib],[OracleInternal.SelfTuning.OracleTuner+OracleTunerInput, Oracle.ManagedDataAccess]]
00007ff90f0120b8        1           24 System.Net.SSPISecureChannelType
00007ff90f011e78        1           24 System.Net.SSPIAuthType
...[생략]...                
00007ff90d3869b8    12753      5127112 System.Int32[]
00007ff90d4ba6e0      159     14555944 System.Int64[]
00007ff90d1aba28   148673     16952928 System.Object[]
00007ff90d1fe828    75889     20114243 System.Byte[]
00007ff90ebd41e0   376168     36112128 TestApi.Data.AddrInfo
00007ff90d1f46f0  2726523    208786640 System.String
000000b69ba94870    33952    274313352      Free
Total 4063087 objects
Fragmented blocks larger than 0.5 MB:
            Addr     Size      Followed by
000000b6a40f38b0   11.4MB 000000b6a4c4d630 System.Byte[]

위의 경우 문자열(System.String)이 유독 많이 생성된 것을 볼 수 있습니다. 2개의 메모리 덤프에 대해 GC heap을 비교하면 실제로 System.String이 메모리 누수의 원인임을 더 확실하게 인지할 수 있습니다.

System.String이 누수인 것은, 당연히 그것을 참조하는 객체가 살아 있기 때문입니다. 다행히 위의 결과에서는 TestApi.Data.AddrInfo 사용자 타입이 유독 많은 걸로 봐서 쉽게 짐작할 수 있는데요, 저 타입의 정의를 찾아서 클래스 구조를 확인하면,

0:000> !name2ee *!TestApi.Data.AddrInfo
...[생략]...
------------------------------
Module:      00007ff90dc99148
Assembly:    TestApi.Repo.dll
Token:       0000000002000002
MethodTable: 00007ff90ebd41e0
EEClass:     00007ff90ec714d0
Name:        TestApi.Data.AddrInfo
--------------------------------------
...[생략]...

0:000> !DumpClass /d 00007ff90ec714d0
Class Name:      TestApi.Data.AddrInfo
mdToken:         0000000002000002
File:            C:\Windows\Microsoft.NET\Framework64\v4.0.30319\Temporary ASP.NET Files\root\21a9bed8\2f9be145\assembly\dl3\c9594379\8650e087_aa7fd401\TestApi.Repo.dll
Parent Class:    00007ff90d1d3760
Module:          00007ff90dc99148
Method Table:    00007ff90ebd41e0
Vtable Slots:    4
Total Method Slots:  5
Class Attributes:    100001  
Transparency:        Critical
NumInstanceFields:   a
NumStaticFields:     0
              MT    Field   Offset                 Type VT     Attr            Value Name
00007ff90d1f46f0  4000001        8        System.String  0 instance           <Code>k__BackingField
00007ff90d1f46f0  4000002       10        System.String  0 instance           <RoadAddr>k__BackingField
00007ff90d1f46f0  4000003       18        System.String  0 instance           <RoadAddr2>k__BackingField
00007ff90d1f46f0  4000004       20        System.String  0 instance           <RoadAddr3>k__BackingField
00007ff90d1f46f0  4000005       28        System.String  0 instance           <CodeRoadAddr>k__BackingField
00007ff90d1f46f0  4000006       30        System.String  0 instance           <CodeRoadAddr2>k__BackingField
00007ff90d1f46f0  4000007       38        System.String  0 instance           <CodeRoadAddr3>k__BackingField
00007ff90d1af6f0  4000008       50         System.Int32  1 instance           <CodeHash>k__BackingField
00007ff90d1f46f0  4000009       40        System.String  0 instance           <Reserved1>k__BackingField
00007ff90d1f46f0  400000a       48        System.String  0 instance           <Reserved2>k__BackingField

해당 타입에 9개의 string 멤버가 있습니다. TestApi.Data.AddrInfo 인스턴스 수가 376,168개였으니,

376,168 * 9 = 3,385,512 (System.String의 인스턴스 수 2,726,523)

결과가 맞지 않습니다. 하지만, 혹시나 싶어 TestApi.Data.AddrInfo 인스턴스 몇 개를 덤프해 보니 2개의 필드 값이 null인 것을 볼 수 있습니다. 따라서 이제는 대충 계산이 맞아 들어갑니다.

376,168 * 7 = 2,633,176 (System.String의 인스턴스 수 2,726,523)

이제 문제는 다시 반복해서, TestApi.Data.AddrInfo 인스턴스들이 어떤 다른 객체에 의해 참조가 안 풀리는지 알아내야 합니다. 이를 위해 376,168개 중의 인스턴스 중에 일부를 조사해 보면 답이 나옵니다. 따라서 GC heap에 있는 TestApi.Data.AddrInfo 인스턴스를 나열하고,

0:000> !DumpHeap -mt 00007ff90ebd41e0
...[생략]... // 376,168개의 출력 결과
000000b99d5e7920 00007ff90ebd41e0       96     
000000b9a5c1b098 00007ff90ebd41e0       96     
000000b9a5c572b8 00007ff90ebd41e0       96     
000000b9a60f1420 00007ff90ebd41e0       96     

Statistics:
              MT    Count    TotalSize Class Name
00007ff90ebd41e0   376168     36112128 TestApi.Data.AddrInfo
Total 376168 objects
Fragmented blocks larger than 0.5 MB:
            Addr     Size      Followed by
000000b6a40f38b0   11.4MB 000000b6a4c4d630 System.Byte[]
...[생략]...

그중에서 대충 몇 개를 골라 참조 관계를 뽑아 봅니다.

0:000> !gcroot 000000b99d5e7920
Thread 1a70:
*** WARNING: Unable to verify checksum for NetworkQueue.Logger.dll
*** ERROR: Module load completed but symbols could not be loaded for NetworkQueue.Logger.dll
    000000baf279ebe0 00007ff90d96c087 NetworkQueue.NetManager.Loop()
        rbp+c0: 000000baf279ecc0
            ->  000000b79bd5ad48 NetworkQueue.NetManager
            ->  000000b79bd5afb8 System.Collections.Generic.List`1[[NetworkQueue.NetManager+EntitySet, NetworkQueue.Logger]]
            ->  000000b99bcc2ec8 System.Object[]
            ->  000000b79bd5b650 NetworkQueue.NetManager+EntitySet
            ->  000000b79bd58bb8 System.Collections.Generic.List`1[[NetworkQueue.SocketInstance, NetworkQueue.Logger]]
            ->  000000b79bd5e800 System.Object[]
            ->  000000b79bd5d490 NetworkQueue.Insert
            ->  000000b79bd5d560 System.Collections.Generic.HashSet`1[[NetworkQueue.Container, NetworkQueue.Logger]]
            ->  000000b79be41b00 System.Collections.Generic.HashSet`1+Slot[[NetworkQueue.Container, NetworkQueue.Logger]][]
            ->  000000b79bd5f118 NetworkQueue.Insert+ItemContext
            ->  000000b79bd5c368 System.Threading.Thread
            ->  000000b79bce3168 System.Runtime.Remoting.Contexts.Context
            ->  000000b79bce2e68 System.AppDomain
            ->  000000b69bd44600 System.AssemblyLoadEventHandler
            ->  000000b69bd44528 System.Web.Compilation.MemoryBuildResultCache
            ->  000000b69bccd530 System.Web.Caching.CacheMultiple
            ->  000000b69bccd1f0 System.Web.Caching.CacheCommon
            ->  000000b69bcd2998 System.Threading.Timer
            ->  000000b69bcd2a10 System.Threading.TimerHolder
            ->  000000b69bcd29b8 System.Threading.TimerQueueTimer
            ->  000000b89be46228 System.Threading.TimerQueueTimer
            ->  000000b89be461c8 System.Threading.TimerCallback
            ->  000000b89be45478 System.Runtime.Caching.MemoryCacheStatistics
            ->  000000b89be46088 System.Runtime.Caching.CacheMemoryMonitor
            ->  000000b89be3e968 System.Runtime.Caching.MemoryCache
            ->  000000b89be3e9b8 System.Object[]
            ->  000000b89be42b78 System.Runtime.Caching.MemoryCacheStore
            ->  000000b89be42be0 System.Collections.Hashtable
            ->  000000baabdc1e70 System.Collections.Hashtable+bucket[]
            ->  000000b99d5ea280 System.Runtime.Caching.MemoryCacheEntry
            ->  000000b99d5ea1f0 CacheManager.Entity
            ->  000000b99d5e7688 System.Collections.Generic.List`1[[TestApi.Data.AddrInfo, TestApi.Repo]]
            ->  000000b99d5e9178 System.Object[]
            ->  000000b99d5e7920 TestApi.Data.AddrInfo

굉장히 복잡하군요. 그래도 대충 보면, Cache 한 것들이 지속적으로 늘어나고 있는 중임을 짐작게 합니다.




이번 분석을 하면서 써 본 도구가 있는데 우선 HeapStringAnalyser를 소개합니다.

mattwarren/HeapStringAnalyser
; https://github.com/mattwarren/HeapStringAnalyser

빌드 배포본이 없으므로 git clone을 통해,

c:\git_clone> git clone https://github.com/mattwarren/HeapStringAnalyser.git
Cloning into 'HeapStringAnalyser'...
remote: Enumerating objects: 72, done.
remote: Total 72 (delta 0), reused 0 (delta 0), pack-reused 72
Unpacking objects: 100% (72/72), done.

소스 코드로부터 (Visual Studio 등을 이용해) 직접 빌드해야 합니다. 빌드 후, 덤프 파일을 인자로 지정해 실행하는데,

c:\git_clone\HeapStringAnalyser\HeapStringAnalyser\HeapStringAnalyser\bin\x64\Debug>HeapStringAnalyser.exe c:\temp\w3wp.dmp
.NET Memory Dump Heap Analyser - created by Matt Warren - github.com/mattwarren

Found CLR Version: v4.0.30319.34014

Unable to find copy of the dac (mscordacwks_Amd64_Amd64_4.0.30319.34014.dll) on the local machine.
Expected location:
%TEMP%\symbols\mscordacwks_Amd64_Amd64_4.0.30319.34014.dll\52e0b86c97c000\mscordacwks_Amd64_Amd64_4.0.30319.34014.dll

It will now be dContainerloaded from the Microsoft Symbol Server.
Press <ENTER> if you are okay with this, if not you can just type Ctrl-C to exit

위와 같이 dac 구성 요소를 찾을 수 없다고 나올 수 있습니다. 이건 예전에도 설명했습니다. ^^

windbg 의 mscordacwks DLL 로드 문제 - 세 번째 이야기
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/11231

따라서 덤프 파일을 생성한 바로 그 컴퓨터의 mscordacwks.dll을 복사해 정확히 "%TEMP%\symbols\mscordacwks_Amd64_Amd64_4.0.30319.34014.dll\52e0b86c97c000\mscordacwks_Amd64_Amd64_4.0.30319.34014.dll" 경로에 해당 DLL 이름으로 복사하면 됩니다. 이제 다시 실행하면 다음과 같은 식의 출력을 볼 수 있습니다.

GC Heap Information - Server
-----------------------------------------------------------
Heap  0:   40,286,552 bytes (38.42 MB) in use
-----------------------------------------------------------
        Type    Size (MB) Committed (MB)  Reserved (MB)
-----------------------------------------------------------
   Ephemeral        36.28          63.63       4,096.00
       Large         2.14           2.52         256.00
-----------------------------------------------------------
Heap  1:   29,069,336 bytes (27.72 MB) in use
-----------------------------------------------------------
        Type    Size (MB) Committed (MB)  Reserved (MB)
-----------------------------------------------------------
   Ephemeral        26.40          58.00       4,096.00
       Large         1.32           1.32         256.00
-----------------------------------------------------------
Heap  2:   38,809,896 bytes (37.01 MB) in use
-----------------------------------------------------------
        Type    Size (MB) Committed (MB)  Reserved (MB)
-----------------------------------------------------------
   Ephemeral        31.17          77.20       4,096.00
       Large         5.84           5.85         256.00
-----------------------------------------------------------
Heap  3:   32,697,496 bytes (31.18 MB) in use
-----------------------------------------------------------
        Type    Size (MB) Committed (MB)  Reserved (MB)
-----------------------------------------------------------
   Ephemeral        30.61          75.33       4,096.00
       Large         0.57           0.70         256.00
-----------------------------------------------------------
Total (across all heaps): 140,863,280 bytes (134.34 MB)
-----------------------------------------------------------

"System.String" memory usage info
Overall 995,171 "System.String" objects take up 76,240,374 bytes (72.71 MB)
Of this underlying byte arrays (as Unicode) take up 50,365,928 bytes (48.03 MB)
Remaining data (object headers, other fields, etc) are 25,874,446 bytes (24.68 MB), at 26 bytes per object

Actual Encoding that the "System.String" could be stored as (with corresponding data size)
       35,926,222 bytes ( 706,112 strings) as ASCII
            3,338 bytes (      29 strings) as ISO-8859-1 (Latin-1)
       14,436,368 bytes ( 289,030 strings) as Unicode
Total: 50,365,928 bytes (expected: 50,365,928)

Compression Summary:
       17,964,780 bytes Compressed (to ISO-8859-1 (Latin-1))
       14,436,368 bytes Uncompressed (as Unicode)
          995,171 bytes EXTRA to enable compression (1-byte field, per "System.String" object)

Total Usage:  33,396,319 bytes (31.85 MB), compared to 50,365,928 (48.03 MB) before compression
Total Saving: 16,969,609 bytes (16.18 MB)

보는 바와 같이, 문자열 인스턴스가 GC heap에 어느 정도의 용량을 차지하고 있는지 정도만 알 수 있습니다. (그렇군요, 원인 분석에 그다지 도움이 되는 툴은 아닙니다.)




또 다른 도구로 MemoScope가 있습니다.

fremag/MemoScope.Net
; https://github.com/fremag/MemoScope.Net

사실 이걸 더 추천하고 싶습니다. ^^

memoscope_typestats.png

보는 바와 같이, windbg로 "!dumpheap", "!dumpclass", "!do" 명령 등을 그냥 UI로 간편하게 처리할 수 있습니다.




마지막으로 메모리 누수의 또 다른 지표인 finalizer 상황도 함께 보면 좋습니다.

windbg - 닷넷 Finalizer 스레드가 멈춰있는 현상
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/11803

아래는 실행 결과의 예인데,

0:000> !finalizequeue
SyncBlocks to be cleaned up: 0
Free-Threaded Interfaces to be released: 0
MTA Interfaces to be released: 0
STA Interfaces to be released: 0
----------------------------------
------------------------------
Heap 0
generation 0 has 169 finalizable objects (000000baf48f7b00->000000baf48f8048)
generation 1 has 3 finalizable objects (000000baf48f7ae8->000000baf48f7b00)
generation 2 has 347 finalizable objects (000000baf48f7010->000000baf48f7ae8)
Ready for finalization 0 objects (000000baf48f8048->000000baf48f8048)
------------------------------
Heap 1
generation 0 has 83 finalizable objects (000000baf4dd8078->000000baf4dd8310)
generation 1 has 2 finalizable objects (000000baf4dd8068->000000baf4dd8078)
generation 2 has 7685 finalizable objects (000000baf4dc9040->000000baf4dd8068)
Ready for finalization 0 objects (000000baf4dd8310->000000baf4dd8310)
------------------------------
Heap 2
generation 0 has 1604 finalizable objects (000000baf1cd7020->000000baf1cda240)
generation 1 has 1 finalizable objects (000000baf1cd7018->000000baf1cd7020)
generation 2 has 1139 finalizable objects (000000baf1cd4c80->000000baf1cd7018)
Ready for finalization 0 objects (000000baf1cda240->000000baf1cda240)
------------------------------
Heap 3
generation 0 has 368 finalizable objects (000000baf4c71020->000000baf4c71ba0)
generation 1 has 6 finalizable objects (000000baf4c70ff0->000000baf4c71020)
generation 2 has 1018 finalizable objects (000000baf4c6f020->000000baf4c70ff0)
Ready for finalization 0 objects (000000baf4c71ba0->000000baf4c71ba0)
Statistics for all finalizable objects (including all objects ready for finalization):
...[생략]...
00007ff90e0d9ff8      195        14040 TestFx.Diagnostics.TraceEntry
00007ff90df4aad8      588        42336 System.Reflection.Emit.DynamicResolver
00007ff90e97e7c8    10402       249648 System.Reflection.Emit.DynamicResolver+DestroyScout
Total 12425 objects

"windbg - 닷넷 Finalizer 스레드가 멈춰있는 현상" 글에 쓴 것처럼 Finalizer 스레드가 hang 상태라면 위의 출력 결과에서 "Ready for finalization" 의 수치가 증가하는 것이 확인됩니다.

반면 Finalizer는 문제없지만 종료자를 구현한 객체들이 누수되고 있는 경우 위에서와 같이 "generation 2 has xxxx finalizable objects" 항목을 통해 (2개의 덤프 파일 간에) 그 수가 점점 늘어나고 있는 것을 보게 됩니다.




[이 글에 대해서 여러분들과 의견을 공유하고 싶습니다. 틀리거나 미흡한 부분 또는 의문 사항이 있으시면 언제든 댓글 남겨주십시오.]

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[최초 등록일: ]
[최종 수정일: 2/8/2019 ]

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11779정성태11/17/20184197개발 환경 구성: 421. vcpkg 업데이트 [1]
11778정성태11/14/20182715.NET Framework: 803. UWP 앱에서 한 컴퓨터(localhost, 127.0.0.1) 내에서의 소켓 연결
11777정성태11/13/20183022오류 유형: 502. Your project does not reference "..." framework. Add a reference to "..." in the "TargetFrameworks" property of your project file and then re-run NuGet restore.
11776정성태11/13/20181990.NET Framework: 802. Windows에 로그인한 계정이 마이크로소프트의 계정인지, 로컬 계정인지 알아내는 방법
11775정성태11/18/20184156Graphics: 31. .NET으로 구현하는 OpenGL (6) - Texturing파일 다운로드1
11774정성태11/13/20182797Graphics: 30. .NET으로 구현하는 OpenGL (4), (5) - Shader파일 다운로드1
11773정성태11/7/20182506Graphics: 29. .NET으로 구현하는 OpenGL (3) - Index Buffer파일 다운로드1
11772정성태11/6/20183490Graphics: 28. .NET으로 구현하는 OpenGL (2) - VAO, VBO파일 다운로드1
11771정성태11/5/20182576사물인터넷: 56. Audio Jack 커넥터의 IR 적외선 송신기 - 두 번째 이야기 [1]
11770정성태11/21/20206384Graphics: 27. .NET으로 구현하는 OpenGL (1) - OpenGL.Net 라이브러리파일 다운로드1
11769정성태11/5/20182218오류 유형: 501. 프로젝트 msbuild Publish 후 connectionStrings의 문자열이 $(ReplacableToken_...)로 바뀌는 문제
11768정성태11/2/20182601.NET Framework: 801. SOIL(Simple OpenGL Image Library) - Native DLL 및 .NET DLL 제공
11767정성태11/20/20183575사물인터넷: 55. New NodeMcu v3(ESP8266)의 IR LED (적외선 송신) 제어파일 다운로드1
11766정성태11/30/20183718사물인터넷: 54. 아두이노 환경에서의 JSON 파서(ArduinoJson) 사용법
11765정성태10/29/20182700개발 환경 구성: 420. Visual Studio Code - Arduino Board Manager를 이용한 사용자 정의 보드 선택
11764정성태10/26/20184137개발 환경 구성: 419. MIT 라이선스로 무료 공개된 Detours API 후킹 라이브러리 [2]
11763정성태10/25/20183106사물인터넷: 53. New NodeMcu v3(ESP8266)의 https 통신
11762정성태10/25/20183984사물인터넷: 52. New NodeMcu v3(ESP8266)의 http 통신파일 다운로드1
11761정성태10/25/20183663Graphics: 26. 임의 축을 기반으로 3D 벡터 회전파일 다운로드1
11760정성태10/24/20181875개발 환경 구성: 418. Azure - Runbook 내에서 또 다른 Runbook 스크립트를 실행
11759정성태10/24/20182138개발 환경 구성: 417. Azure - Runbook에서 사용할 수 있는 다양한 메서드를 위한 부가 Module 추가
11758정성태7/6/20203381.NET Framework: 800. C# - Azure REST API 사용을 위한 인증 획득 [3]파일 다운로드1
11757정성태10/23/20182753개발 환경 구성: 416. Visual Studio 2017을 이용한 아두이노 프로그램 개발(및 디버깅)
11756정성태10/19/20182554오류 유형: 500. Visual Studio Code의 아두이노 프로그램 개발 시 인텔리센스가 안 된다면?
11755정성태10/19/20185591오류 유형: 499. Visual Studio Code extension for Arduino - #include errors detected. [1]
11754정성태10/19/20183005개발 환경 구성: 415. Visual Studio Code를 이용한 아두이노 프로그램 개발 - 새 프로젝트
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