java - 在 Java 应用程序中使用的 OpenCV JNI 库中的内存使用跟踪工具

Question

有哪些工具可用于跟踪 Java 应用程序中 Opencv JNI 库分配的内存。
在我的 java dropwizard 服务器中，我使用 JNI opencv 绑定(bind)。当服务器打开时，java 堆内存似乎没有增加超过 GB，它会定期被 GC 释放。但是巨大的(4-5 GB)内存被添加到java进程中，不确定它来自哪里。
如何跟踪 JNI 库中分配的内存并识别是否有泄漏。

Answer 1

@concision 的回答是正确的，对于这样的需求，你确实可以依靠jemalloc感谢 jeprof 捕获 malloc 被调用的位置并将分配可视化为图片或 pdf .
当我个人在寻找一种检测原生内存泄漏的方法时，我很快找到了几篇描述大致思路的文章，但找不到任何描述如何一步一步进行的文章，所以我会尝试去做在我的回答中。

添加泄漏端点
当您使用 dropwizard 应用程序遇到问题时，让我们创建一个泄漏端点作为示例。
让我们在 dropwizard-example 中添加我们的泄漏端点.

使用 git clone git@github.com:dropwizard/dropwizard.git 克隆存储库

使用 git checkout v2.0.13 切换到最后一个标签

添加泄漏类 LeakObject在 dropwizard-example/src/main/java/com/example/helloworld/api/

添加端点类 MemoryLeakTestResource在 dropwizard-example/src/main/java/com/example/helloworld/resources/

在 dropwizard-example/src/main/java/com/example/helloworld/HelloWorldApplication.java 中注册端点

类(class)LeakObject

public class LeakObject {
    private static final byte[] ZIP_CONTENT;

    static {
        try {
            ZIP_CONTENT = Files.readAllBytes(
                Paths.get("target/dropwizard-example-1.0.0-SNAPSHOT.jar")
            );
        } catch (IOException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
    }

    public String buildSaying() throws IOException {
        // The native memory leak is caused by the unclosed ZipInputStream
        ZipInputStream inputStream = new ZipInputStream(
            new ByteArrayInputStream(ZIP_CONTENT)
        );
        return String.format(
            "Hello, I'm a leak in native memory %d !", inputStream.read()
        );
    }
}

类(class)MemoryLeakTestResource

@Path("/native-memory-leak")
@Produces(MediaType.TEXT_PLAIN)
public class MemoryLeakTestResource {


    private final LeakObject leakObject = new LeakObject();

    @GET
    public String sayHelloWithLeakNative() throws IOException {
        return leakObject.buildSaying();
    }
}

类(class)HelloWorldApplication

public class HelloWorldApplication extends Application<HelloWorldConfiguration> {
    ...

    @Override
    public void run(HelloWorldConfiguration configuration, Environment environment) {
        ...
        environment.jersey().register(new MemoryLeakTestResource());
    }
}

构建应用程序
在终端中:

进入目录dropwizard-example

使用 mvn clean install -DskipTests 构建项目.

这将在 target 中创建一个 fat jar 子叫 dropwizard-example-1.0.0-SNAPSHOT.jar
安装 jemalloc为了避免与目标环境紧耦合，让我们使用 docker 来完成这个任务。
安装 jemalloc ， 我们需要:

从github下载源

使用 ./configure --enable-prof --enable-debug 配置构建为了启用堆分析和泄漏检测功能

使用 make 构建它

使用 make install 安装它

对应的Dockerfile

FROM openjdk:11-slim

RUN apt-get update && \
    apt-get install -y tcpflow vim htop iotop jq curl gcc make graphviz && \
    curl -O -L https://github.com/jemalloc/jemalloc/releases/download/5.2.1/jemalloc-5.2.1.tar.bz2 && \
    tar jxf jemalloc-*.tar.bz2 && \
    rm jemalloc-*.tar.bz2 && \
    cd jemalloc-* && \
    ./configure --enable-prof --enable-debug && \
    make && \
    make install && \
    cd - && \
    rm -rf jemalloc-*

WORKDIR /root

要构建您的 docker 镜像:

在终端中，进入包含您的 Dockerfile 的目录。

然后启动构建命令 docker build -t native-memory-leak .

这将创建一个带有 java 的 docker 镜像11、 jemalloc和 jeprof已安装

使用 jemalloc 启动应用程序
为此，您需要:

设置环境变量 LD_PRELOAD到图书馆的位置libjemalloc.so

设置环境变量 MALLOC_CONF至 prof_leak:true,prof_final:true为了启用泄漏报告并使其在应用程序退出

时将最终内存使用转储到文件(根据模式 <prefix>.<pid>.<seq>.f.heap 命名)

启动您的 Java 应用程序

这些步骤可以使用以下类型的命令完成:

LD_PRELOAD=/usr/local/lib/libjemalloc.so \
    MALLOC_CONF=prof_leak:true,prof_final:true \
    java ...

使用 jmalloc 识别 native 内存泄漏的策略

如前所述启动 java 应用程序

启动压力测试

停止应用

启动 jeprof

1.启动java应用
我们将在 docker 容器中启动应用程序。
首先，让我们使用下一个命令启动容器:

docker run -it --rm -v $(pwd):/root \
    --name native-memory-leak-test native-memory-leak /bin/bash

此命令将在名为 native-memory-leak-test 的容器中启动 bash。基于图像 native-memory-leak当前目录的内容(我们假设为 dropwizard-example )可从 /root 获得.
从这个 bash 中，您可以使用前面描述的命令启动应用程序，在我们的例子中:

LD_PRELOAD=/usr/local/lib/libjemalloc.so \
    MALLOC_CONF=prof_leak:true,prof_final:true \
    java -jar target/dropwizard-example-1.0.0-SNAPSHOT.jar server example.yml

应用程序完全启动后，我们可以转到下一部分
2. 启动压力测试
这一步的想法是多次调用导致内存泄漏的端点，以确保泄漏会清楚地出现在最终报告中。
在这种情况下，我们将使用下一个命令从新终端调用端点 2000 次:

docker exec -it native-memory-leak-test \
    /bin/bash -c "for i in {1..2000}; do curl -s localhost:8080/native-memory-leak > /dev/null; done"

此命令将使用 curl 调用端点 2000 次。命令
命令结束后，我们可以进入下一节
3. 停止应用
在我们启动应用程序的容器中，我们可以使用 Ctrl+C 停止它，将内存使用情况转储到类型 jeprof.<pid>.0.f.heap 的堆文件中。
然后，您应该在应用程序的标准输出中看到如下内容:

<jemalloc>: Leak approximation summary: ~<total-bytes> bytes, ~<total-objects> objects, >= 37 contexts
<jemalloc>: Run jeprof on "jeprof.<pid>.0.f.heap" for leak detail

这表明 jemalloc 生成了一个名为 jeprof.<pid>.0.f.heap 的堆文件。 .
4.启动 jeprof从之前生成的堆文件中，我们将使用 jeprof使用下一个命令生成人类可读的输出。

jeprof --show_bytes --gif $(which java) jeprof.<pid>.0.f.heap > result.gif

此命令将生成一个名为 result.gif 的 gif 文件。在 dropwizard-example来自 jeprof.<pid>.0.f.heap感谢 jeprof .
生成的 gif 应该是一个分配树，其中主干是 "os malloc"表示 JVM 已分配的内容。您的泄漏(如果有)将与树断开连接，如下例所示:

在这个例子中，我们可以看到我们有一个由“ Java_java_util_zip_Inflater_init”引起的泄漏，但我们仍然需要在我们的应用程序中识别调用这个本地方法的java代码。
另见 Use Case: Leak Checking

找出泄漏的代码
在这一点上，我们知道我们有一个泄漏，但我们仍然需要找出它在我们的应用程序中的位置。对于这部分，我能找到的最好方法是使用 JProfiler (它是一个商业分析器，但您可以使用试用 key )。
以下是执行步骤:

在主机上启动 Java 应用程序

在您的主机上启动您的 JProfiler

单击“附加到正在运行的 JVM”

选择应用对应的JVM，然后点击“开始”

选择分析模式“异步采样”

编辑“异步采样”模式的设置，勾选“启用原生库采样”，然后点击“确定”

在“CPU Views”中，点击记录CPU数据

启动压力测试

在“CPU View ”中，转到“调用树”

单击菜单项“查看”/“查找”以输入要查找的 native 方法的 FQN(在我们的示例中为“Java_java_util_zip_Inflater_init”)

使用这种方法，我可以在下一个屏幕截图中看到我的泄漏发生在方法 com.example.helloworld.api.LeakObject.buildSaying 中。正如预期的那样。