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.NET关于API 句柄泄漏分析

程序员文章站 2022-03-22 12:25:58
目录3. 从托管堆找 overlappeddata 的徒孙辈一:背景1. 讲故事上上周有位朋友找到我,说他的程序cpu和句柄都在不断的增长,无回头趋势,查了好些天也没什么进展,特加wx寻求帮助,截图如...

一:背景

1. 讲故事

上上周有位朋友找到我,说他的程序cpu和句柄都在不断的增长,无回头趋势,查了好些天也没什么进展,特加wx寻求帮助,截图如下:

.NET关于API 句柄泄漏分析
.NET关于API 句柄泄漏分析

看的出来这位朋友也是非常郁闷,出问题还出两个,气人哈,关于 cpu 爆高的问题我准备单独用一篇文章去侦读,这篇就先聊聊 句柄泄漏 的问题,毕竟写了20多篇,也是第一次聊到 handle 泄露,有点意思哈。

2. 什么是句柄

我个人理解的句柄:就是在托管层持有了一个对非托管层资源的引用,有了这个引用,我们就可以强制回收非托管资源,那什么是非托管资源? 我个人的理解是 gc 管不到的地方都是 非托管资源

通常包含这种句柄的类有: filestream, socket 等,如果大家有这个前置基础,接下来就可以用 windbg 去分析啦!

二: windbg 分析

1. 看问题表象

朋友从 任务管理器 中看到 handle =8770,那就说明程序中有 8770 个对非托管资源持有句柄,那怎么去看呢? 在说这个之前,大家有没有遇到这种现象,就是不管程序怎么泄漏,只要我们退出exe,那么所有的资源都会被神奇的 释放, 不管是托管资源还是非托管资源,这样说相信有很有朋友好奇这是怎么实现的??? 大家可以先想 10s。

揭晓答案啦! 简单的说, clr 在内部维护了一张句柄表,当程序关闭时,clr会强制释放句柄表中的所有句柄,那问题就简单了,既然 clr 能触达,我相信通过 windbg 也能做到,对,就是通过 !gchandles 命令。

2. 查看句柄表

这里提醒一下,!gchandles 的作用域是 appdomain,而不是 process,接下来看一下命令输出:

0:000> !gchandles -stat
statistics:
              mt    count    totalsize class name
...
00007ffccc1d2360        3       262280 system.byte[]
00007ffccc116610       72       313224 system.object[]
00007ffccc3814a0     8246       593712 system.threading.overlappeddata
total 10738 objects

handles:
    strong handles:       312
    pinned handles:       18
    async pinned handles: 8246
    ref count handles:    1
    weak long handles:    2080
    weak short handles:   59
    dependent handles:    22

从输出看,有一组数据特别刺眼,那就是: async pinned handles = 8246 [system.threading.overlappeddata],这是什么意思呢? 从英文名就能看出这是一个和 异步io 相关的句柄,有些朋友应该知道,在异步io的过程中,会有一个 byte[] 被 pinned 住,同时还有一个异步io的上下文对象 overlappeddata

接下来的一个问题是:既然是异步io,那它的 handle 是什么类型,如前面所说是 filestream 还是 socket ? 要想找出答案,就需要深挖 overlappeddata 对象,相关的命令是: !dumpheap -mt xxx & !do ... ,参考如下:

0:000> !dumpheap /d -mt 00007ffccc3814a0
         address               mt     size
000001aa2acb39c8 00007ffccc3814a0       72     
000001aa2acb3fd8 00007ffccc3814a0       72     
000001aa2ad323d0 00007ffccc3814a0       72     
...
0:000> !do 000001aa2acb39c8
name:        system.threading.overlappeddata
methodtable: 00007ffccc3814a0
eeclass:     00007ffccc37ca18
size:        72(0x48) bytes
file:        c:\xxx\xxx\vms_210819\system.private.corelib.dll
fields:
              mt    field   offset                 type vt     attr            value name
00007ffccc21f508  40006b2        8  system.iasyncresult  0 instance 0000000000000000 _asyncresult
00007ffccc110ae8  40006b3       10        system.object  0 instance 000001aa2acb4020 _callback
00007ffccc381150  40006b4       18 ...eading.overlapped  0 instance 000001aa2acb3980 _overlapped
00007ffccc110ae8  40006b5       20        system.object  0 instance 000001aa2acb9fe8 _userobject
00007ffccc11f130  40006b6       28                  ptr  0 instance 000001aa2a9bd830 _pnativeoverlapped
00007ffccc11ecc0  40006b7       30        system.intptr  1 instance 0000000000000000 _eventhandle
0:000> !dumpobj /d 000001aa2acb3980
name:        system.threading.threadpoolboundhandleoverlapped
methodtable: 00007ffccc3812a0
eeclass:     00007ffccc37c9a0
size:        72(0x48) bytes
file:        c:\xxx\xxx\vms_210819\system.private.corelib.dll
fields:
              mt    field   offset                 type vt     attr            value name
00007ffccc3814a0  40006ba        8 ...ng.overlappeddata  0 instance 000001aa2acb39c8 _overlappeddata
00007ffccc34fcd0  40006a4       10 ...ompletioncallback  0 instance 000001aa2acb3920 _usercallback
00007ffccc110ae8  40006a5       18        system.object  0 instance 000001aa2acb38c8 _userstate
00007ffccc380120  40006a6       20 ...locatedoverlapped  0 instance 000001aa2acb3960 _preallocated
00007ffccc11f130  40006a7       30                  ptr  0 instance 000001aa2a9bd830 _nativeoverlapped
00007ffccc380eb8  40006a8       28 ...adpoolboundhandle  0 instance 000001aa2acb3900 _boundhandle
00007ffccc1171c8  40006a9       38       system.boolean  1 instance                0 _completed
00007ffccc34fcd0  40006a3      458 ...ompletioncallback  0   static 000001aa2acb4020 s_completioncallback
0:000> !dumpobj /d 000001aa2acb3900
name:        system.threading.threadpoolboundhandle
methodtable: 00007ffccc380eb8
eeclass:     00007ffccc37c870
size:        32(0x20) bytes
file:        c:\xxx\xxx\vms_210819\system.private.corelib.dll
fields:
              mt    field   offset                 type vt     attr            value name
00007ffccc1d76b0  40006a1        8 ...rvices.safehandle  0 instance 000001aa2acb1d30 _handle
00007ffccc1171c8  40006a2       10       system.boolean  1 instance                0 _isdisposed

0:000> !dumpobj /d 000001aa2acb1d30
name:        microsoft.win32.safehandles.safefilehandle
methodtable: 00007ffccc3807c8
eeclass:     00007ffccc37c548
size:        48(0x30) bytes
file:        c:\xxx\xxx\xxx\system.private.corelib.dll
fields:
              mt    field   offset                 type vt     attr            value name
00007ffccc11ecc0  4000bb4        8        system.intptr  1 instance 0000000000000428 handle
00007ffccc11b1e8  4000bb5       10         system.int32  1 instance                4 _state
00007ffccc1171c8  4000bb6       14       system.boolean  1 instance                1 _ownshandle
00007ffccc1171c8  4000bb7       15       system.boolean  1 instance                1 _fullyinitialized
00007ffccc2f1ae0  4001c3d       20 ...private.corelib]]  1 instance 000001aa2acb1d50 _isasync
00007ffccc380eb8  4001c3e       18 ...adpoolboundhandle  0 instance 0000000000000000 <threadpoolbinding>k__backingfield

上面倒数第五行的 0000000000000428 就是具体的 handle 值,接下来就可以用 !handle 命令查看其值的具体信息。

0:000> !handle 0000000000000428 7
handle 428
  type         	file
  attributes   	0
  grantedaccess	0x100081:
         synch
         read/list,readattr
  handlecount  	2
  pointercount 	65489

type:file 可以看出,原来这 8000 多都是文件句柄哈。。。

写到这里貌似就到了死胡同了????????????,虽然挖了一些信息,但这些信息还不足以让我找到问题根源,从引用链上来说,gchandles 中的这些对象是处于引用链的顶端,换句话说,我需要找到这条引用链下游的一些数据对象,一个好的入口点就是到 heap 中去挖。

3. 从托管堆找 overlappeddata 的徒孙辈

首先我们用 !dumpheap -stat 查看下托管堆。

0:000> !dumpheap -stat
statistics:
              mt    count    totalsize class name
...

00007ffccc3c5e18   939360     52604160 system.collections.generic.sortedset`1+node[[system.collections.generic.keyvaluepair`2[[system.string, system.private.corelib],[system.string, system.private.corelib]], system.private.corelib]]
00007ffccc1d2360    16492     69081162 system.byte[]
000001aa2a99af00    10365     76689384      free
00007ffccc1d1e18  1904987    116290870 system.string

既然是找引用链下游,那就从基础类型 system.string 或者 system.byte[] 入手,这里我就选择前者,写了一个对 mt 下所有 address 进行分组统计的脚本,毕竟人肉是不可能的,从脚本的输出中我抽了几个 address 查看 !gcroot,大概都是类似这样的内容。

0:000> !gcroot 000001aa47a0c030
handletable:
    000001aa4469c090 (async pinned handle)
    -> 000001aa491eb908 system.threading.overlappeddata
    -> 000001aa491eb8c0 system.threading.threadpoolboundhandleoverlapped
    -> 000001aa491eb860 system.threading.iocompletioncallback
    -> 000001aa491eaf30 system.io.filesystemwatcher
    -> 000001aa491eb458 system.io.filesystemeventhandler
    ...
    -> 000001aa47a0c030 system.string

0:000> !gcroot 000001aa2d3ea480
handletable:
    000001aa28fe9930 (async pinned handle)
    -> 000001aa2dd68220 system.threading.overlappeddata
    -> 000001aa2dd681d8 system.threading.threadpoolboundhandleoverlapped
    -> 000001aa2dd68178 system.threading.iocompletioncallback
    -> 000001aa2dd67848 system.io.filesystemwatcher
    ...
    -> 000001aa2d3ea480 system.string    

从整个引用链来看,里面都有一个 system.io.filesystemwatcher ,这和前面分析的 handle= file 是一致的,然后就是导出这些 string ,发现大部分都是和 appsettings 相关,如下所示:

string: appsettings:rabbitmqlogqueue
string: appsettings:medicalmediaserverip
string: appsettings:usehttps
...

然后用 !strings 命令进行了模糊匹配,发现这样的string 高达 61w 。。。

.NET关于API 句柄泄漏分析

到这里基本就能断定:appsettings 被 watch 了,但 watch 的方式有问题。。。

4. 寻找最终答案

将调查结果给了朋友之后,让朋友着重观察下对 appsetting 进行 watch 的方式是否有问题? 几个小时后,朋友终于找到了。

.NET关于API 句柄泄漏分析
.NET关于API 句柄泄漏分析

大概意思是说:本身已经通过设置 reloadonchange=true 对 appsetings 进行了监控,但写码的人对这一块不熟悉,又通过每10s一次轮询对appsettings进行数据感知,问题就出现在这里。。。

三:总结

其实本次事故的主要原因还是在于对如何实时感知 appsettings 中最新数据的玩法不熟悉,一边用了 .netcore 自带的 reloadonchange 监控,一边还用轮询的方式进行数据感知,所以说基础还是很重要的,不要想当然的去写! ????????????

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