这个是虚坏叔叔的主站。牢记域名: [xuhss.com](拼音首字母)。首页可以搜索或: 虚幻账号

C# 内存泄漏之 Internal 关键词代表什么?

虚幻大学 虚幻 70℃ 0评论

🚀 优质资源分享 🚀

学习路线指引(点击解锁) 知识定位 人群定位
🧡 Python实战微信订餐小程序 🧡 进阶级 本课程是python flask+微信小程序的完美结合,从项目搭建到腾讯云部署上线,打造一个全栈订餐系统。
💛Python量化交易实战💛 入门级 手把手带你打造一个易扩展、更安全、效率更高的量化交易系统

一:背景

1. 背景

前段时间有位朋友咨询说他的程序出现了非托管内存泄漏,说里面有很多的 HEAP_BLOCK 都被标记成了 Internal 状态,而且 size 都很大, 让我帮忙看下怎么回事? 比如下面这样。


        1cbea000: 42000 . 42000 [101] - busy (41fe8) Internal 
        1cc2c000: 42000 . 42000 [101] - busy (41fe8) Internal 
        1cc6e000: 42000 . 42000 [101] - busy (41fe8) Internal 
        1ccb0000: 42000 . 42000 [101] - busy (41fe8) Internal 
        1ccf2000: 42000 . 42000 [101] - busy (41fe8) Internal 
        1cd34000: 42000 . 42000 [101] - busy (41fe8) Internal 
        1cd76000: 42000 . 42000 [101] - busy (41fe8) Internal 
        1cdb8000: 42000 . 42000 [101] - busy (41fe8) Internal 
        1cdfa000: 42000 . 42000 [101] - busy (41fe8) Internal 
        1ce3c000: 42000 . 42000 [101] - busy (41fe8) Internal 

其实这个涉及到了 NTHeap 的一些基础知识。

二:原理浅析

1. NTHeap 分配架构图

千言万语不及一张图。

e2a1e5242fb2d120d7dc0c2fbabab323 - C# 内存泄漏之 Internal 关键词代表什么?

从图中可以清晰的看到,当 Heap_Entry 标记了 Internel ,其实是给 前段堆 LFH 做内部存储用的,当然这里的大块内存是按有序的 segmentblock 切分,相当于堆中堆

接下来我们验证下这个说法到底对不对? 写一个测试程序,让其在 NTHeap 上生成大量的 Internel

2. 案例演示

首先来一段 C++ 代码,根据 len 参数来分配 char[] 数组大小。


#include "iostream"
#include 

using namespace std;

extern "C"
{
    _declspec(dllexport) int  __stdcall InitData(int len);
}

int __stdcall InitData(int len) {

    char* c = new char[len];

    return 1;
}

熟悉 C++ 的朋友一眼就能看出会存在内存泄露的情况,因为 c 没有进行 delete[]

接下来将 InitData 引入到 C# 上,代码如下:


    internal class Program
 {
        [DllImport("Example\_16\_1\_7", CallingConvention = CallingConvention.StdCall)]
        private static extern int InitData(int len);

        static void Main(string[] args)
        {
            var task = Task.Factory.StartNew(() =>
               {
                   for (int i = 0; i < 10000; i++)
                   {
                       InitData(10000);

                       Console.WriteLine($"i={i} 次操作!");
                   }
               });

            Console.ReadLine();
        }
    }

从代码中可以看到,我做了 1w 次的分配,而且 len=1w,即 1wbyte,高频且固定,这完全符合进入 LFH 堆的特性。

为了能够记录 block 是谁分配的,在注册表中配置一个 GlobalFlag 项。


SET ApplicationName=Example_16_1_6.exe

REG DELETE "HKEY_LOCAL_MACHINE\SOFTWARE\Microsoft\Windows NT\CurrentVersion\Image File Execution Options\%ApplicationName% " /f

 ECHO 已删除注册项

REG ADD "HKEY_LOCAL_MACHINE\SOFTWARE\Microsoft\Windows NT\CurrentVersion\Image File Execution Options\%ApplicationName%" /v GlobalFlag  /t REG_SZ  /d 0x00001000 /f
REG ADD "HKEY_LOCAL_MACHINE\SOFTWARE\Microsoft\Windows NT\CurrentVersion\Image File Execution Options\%ApplicationName%" /v StackTraceDatabaseSizeInMb  /t REG_DWORD  /d 0x00000400 /f

ECHO 已启动用户栈跟踪

PAUSE 

把程序跑起来,然后抓一个 dump 文件。

三:WinDbg 分析 Internel

1. 内存都去了哪里


0:000> !address -summary

--- Usage Summary ---------------- RgnCount ----------- Total Size -------- %ofBusy %ofTotal
Free                                     70          e1292000 (   3.518 GB)           87.95%
 138 c42f000 ( 196.184 MB) 39.76% 4.79%
Other 11 805d000 ( 128.363 MB) 26.02% 3.13%
Heap 832 6f55000 ( 111.332 MB) 22.57% 2.72%
Image 280 3061000 ( 48.379 MB) 9.81% 1.18%
Stack 27 900000 ( 9.000 MB) 1.82% 0.22%
TEB 9 19000 ( 100.000 kB) 0.02% 0.00%
PEB 1 3000 ( 12.000 kB) 0.00% 0.00%

--- State Summary ---------------- RgnCount ----------- Total Size -------- %ofBusy %ofTotal
MEM\_FREE 70 e1292000 ( 3.518 GB) 87.95%
MEM\_RESERVE 94 14830000 ( 328.188 MB) 66.52% 8.01%
MEM\_COMMIT 1204 a52e000 ( 165.180 MB) 33.48% 4.03%

0:000> !heap -s

************************************************************************************************************************
 NT HEAP STATS BELOW
************************************************************************************************************************
NtGlobalFlag enables following debugging aids for new heaps:
 stack back traces
LFH Key : 0x38843509
Termination on corruption : ENABLED
 Heap Flags Reserv Commit Virt Free List UCR Virt Lock Fast 
 (k) (k) (k) (k) length blocks cont. heap 
-----------------------------------------------------------------------------
10600000 08000002 113704 107896 113492 1679 72 11 0 6 LFH
10560000 08001002 60 16 60 3 2 1 0 0 
10a70000 08001002 60 16 60 2 2 1 0 0 
12450000 08001002 60 4 60 0 1 1 0 0 
123b0000 08041002 60 4 60 2 1 1 0 0 
15ef0000 08041002 60 4 60 0 1 1 0 0 
-----------------------------------------------------------------------------

从卦中可知,当前内存都是 Heap 给吃掉了,往细处说就是 10600000 这个进程堆,接下来使用 !heap -h 10600000 把堆上的 segment 和 block 都显示出来。

10dcb7b0d3171197c9247c253ec427a4 - C# 内存泄漏之 Internal 关键词代表什么?

从图中可以看到,全是这种 Internel 的标记,而且 request size = 41fe8 = 270312 byte= 263k,很显然我并没有做 27w byte 的内存分配,那这些源自于哪里呢?

2. 源自于哪里?

因为 前段堆 相当于堆中堆,所以我们观察下有没有开启LFH,有两种方法。

  1. 观察 !heap -s 命令输出的 Fast heap 列是不是带有 LFH ?
  2. 观察 HEAPFrontEndHeap 字段是否为 null ?

0:000> dt nt!_HEAP 10600000 
ntdll!_HEAP
   +0x0e4 FrontEndHeap     : 0x10570000 Void
   +0x0e8 FrontHeapLockCount : 0
   ...

接下来就是怎么把 FrontEndHeap 中的信息给导出来? 你完全可以根据这个首地址一步步的导出,也可以使用强大的 heap 扩展命令 -hl , 这里的 l 就是 LFH 的意思。


0:000> !heap -hl 10600000
        LFH data region at 193a0018 (subsegment 106e4a30):
            193a0038: 02808 - busy (2734)
            193a2840: 02808 - busy (2734)
            193a5048: 02808 - busy (2734)
            193a7850: 02808 - busy (2734)
            193aa058: 02808 - busy (2734)
            193ac860: 02808 - busy (2734)
            193af068: 02808 - busy (2734)
            193b1870: 02808 - busy (2734)
            ...
        LFH data region at 1cf02018 (subsegment 10695888):
            1cf02038: 02808 - busy (2734)
            1cf04840: 02808 - busy (2734)
            1cf07048: 02808 - busy (2734)
            1cf09850: 02808 - busy (2734)
            1cf0c058: 02808 - busy (2734)
            ...

可以看到有大量的 alloc = 02808 = 10248 byte 大小的 block ,而且还有很多的 subsegment 字样,也说明了 Internel 的组成结构,由于记录了 ust,我们就可以使用 !heap -p -a 把这个block的调用栈给找出来。


0:000> !heap -p -a 193a0038
    address 193a0038 found in
    _HEAP @ 10600000
      HEAP_ENTRY Size Prev Flags    UserPtr UserSize - state
        193a0038 0501 0000  [00]   193a0050    02734 - (busy)
        76f377a4 ntdll!RtlpCallInterceptRoutine+0x00000026
        76ef61ef ntdll!RtlpAllocateHeapInternal+0x00050ddf
        76ea53fe ntdll!RtlAllocateHeap+0x0000003e
        7b81bf35 ucrtbased!heap_alloc_dbg_internal+0x00000195
        7b81bd46 ucrtbased!heap_alloc_dbg+0x00000036
        7b81e4ba ucrtbased!_malloc_dbg+0x0000001a
        7b81edd4 ucrtbased!malloc+0x00000014
        7b7621fd Example_16_1_7!InitData+0x000010ea
        7b7618cc Example_16_1_7!InitData+0x000007b9
        7b76185e Example_16_1_7!InitData+0x0000074b
        ...

三:总结

本篇主要是解析了 Internel 标记的可能来源地,没有对 LFH 做进一步的讲解,更多的 NtHeap 知识可以参考 《深入解析 Windows 操作系统》 一书。

转载请注明:虚坏叔叔 » C# 内存泄漏之 Internal 关键词代表什么?

喜欢 (0)

您必须 登录 才能发表评论!