--- title: Native Memory Tracking 详解（3）:追踪区域分析(二)-官方技术文章-鲲鹏社区 description: 本文将介绍追踪区域的其它内存类型以及 NMT 无法追踪的内存。 keywords: Native,Memory,Tracking,详解,追踪区域分析,官方技术文章,鲲鹏社区,Compiler url: https://www.hikunpeng.com/developer/techArticles/20230816-8?envFlag=1 section: (其他) --- # Native Memory Tracking 详解（3）:追踪区域分析(二)-官方技术文章-鲲鹏社区 URL: https://www.hikunpeng.com/developer/techArticles/20230816-8?envFlag=1 描述: 本文将介绍追踪区域的其它内存类型以及 NMT 无法追踪的内存。 关键词: Native,Memory,Tracking,详解,追踪区域分析,官方技术文章,鲲鹏社区,Compiler 官方技术文章 [了解详情](https://www.hikunpeng.com/zh/developer/techArticles) Native Memory Tracking 详解（3）:追踪区域分析(二) Native Memory Tracking 详解（3）:追踪区域分析(二) 实战经验 发表于 2022/10/24 0 上篇文章Native Memory Tracking 详解（2）:追踪区域分析(一) [了解详情](https://www.hikunpeng.com/zh/developer/techArticles/20230816-7?envFlag=1)中，分享了NMT追踪区域的部分内存类型——Java heap、Class、Thread、Code 以及 GC，本篇图文将介绍追踪区域的其它内存类型以及 NMT 无法追踪的内存。 ### 6. Compiler Compiler 就是 JIT 编译器线程在编译 code 时本身所使用的内存。查看 NMT 详情： ``` [0x0000ffff93e3acc0] Thread::allocate(unsigned long, bool, MemoryType)+0x348 [0x0000ffff9377a498] CompileBroker::make_compiler_thread(char const*, CompileQueue*, CompilerCounters*, AbstractCompiler*, Thread*)+0x120 [0x0000ffff9377ce98] CompileBroker::init_compiler_threads(int, int)+0x148 [0x0000ffff9377d400] CompileBroker::compilation_init()+0xc8 (malloc=37KB type=Thread #12) ``` 跟踪调用链路：InitializeJVM -> Threads::create_vm -> CompileBroker::compilation_init -> CompileBroker::init_compiler_threads -> CompileBroker::make_compiler_thread 发现最后 make_compiler_thread 的线程的个数是在 compilation_init() 中计算的： ``` # hotspot/src/share/vm/compiler/CompileBroker.cpp void CompileBroker::compilation_init() { ...... // No need to initialize compilation system if we do not use it. if (!UseCompiler) { return; } #ifndef SHARK // Set the interface to the current compiler(s). int c1_count = CompilationPolicy::policy()->compiler_count(CompLevel_simple); int c2_count = CompilationPolicy::policy()->compiler_count(CompLevel_full_optimization); ...... // Start the CompilerThreads init_compiler_threads(c1_count, c2_count); ...... } ``` 追溯 c1_count、c2_count 的计算逻辑，首先在 JVM 初始化的时候（Threads::create_vm -> init_globals -> compilationPolicy_init）要设置编译的策略 CompilationPolicy： ``` # hotspot/src/share/vm/runtime/arguments.cpp void Arguments::set_tiered_flags() { // With tiered, set default policy to AdvancedThresholdPolicy, which is 3. if (FLAG_IS_DEFAULT(CompilationPolicyChoice)) { FLAG_SET_DEFAULT(CompilationPolicyChoice, 3); } ...... } # hotspot/src/share/vm/runtime/compilationPolicy.cpp // Determine compilation policy based on command line argument void compilationPolicy_init() { CompilationPolicy::set_in_vm_startup(DelayCompilationDuringStartup); switch(CompilationPolicyChoice) { ...... case 3: #ifdef TIERED CompilationPolicy::set_policy(new AdvancedThresholdPolicy()); #else Unimplemented(); #endif break; ...... CompilationPolicy::policy()->initialize(); } ``` 此时我们默认开启了分层编译，所以 CompilationPolicyChoice 为 3 ，编译策略选用的是 AdvancedThresholdPolicy，查看相关源码（compilationPolicy_init -> AdvancedThresholdPolicy::initialize）： ``` # hotspot/src/share/vm/runtime/advancedThresholdPolicy.cpp void AdvancedThresholdPolicy::initialize() { // Turn on ergonomic compiler count selection if (FLAG_IS_DEFAULT(CICompilerCountPerCPU) && FLAG_IS_DEFAULT(CICompilerCount)) { FLAG_SET_DEFAULT(CICompilerCountPerCPU, true); } int count = CICompilerCount; if (CICompilerCountPerCPU) { // Simple log n seems to grow too slowly for tiered, try something faster: log n * log log n int log_cpu = log2_int(os::active_processor_count()); int loglog_cpu = log2_int(MAX2(log_cpu, 1)); count = MAX2(log_cpu * loglog_cpu, 1) * 3 / 2; } set_c1_count(MAX2(count / 3, 1)); set_c2_count(MAX2(count - c1_count(), 1)); ...... } ``` 我们可以发现，在未手动设置 -XX:CICompilerCountPerCPU 和 -XX:CICompilerCount 这两个参数的时候，JVM 会启动 CICompilerCountPerCPU ，启动编译线程的数目会根据 CPU 数重新计算而不再使用默认的 CICompilerCount 的值（3），计算公式通常情况下为 log n * log log n * 1.5（log 以 2 为底），此时笔者使用的机器有 64 个 CPU，经过计算得出编译线程的数目为 18。计算出编译线程的总数目之后，再按 1:2 的比例分别分配给 C1、C2，即我们上文所求的 c1_count、c2_count。 使用 jinfo -flag CICompilerCount 来验证此时 JVM 进程的编译线程数目： ``` jinfo -flag CICompilerCount -XX:CICompilerCount=18 ``` 所以我们可以通过显式的设置 -XX:CICompilerCount 来控制 JVM 开启编译线程的数目，从而限制 Compiler 部分所使用的内存（当然这部分内存比较小）。 我们还可以通过 -XX:-TieredCompilation 分层编译来降低内存使用，当然是否分层编译取决于实际的业务需求，节省的这点内存实在微乎其微。 编译线程也是线程，所以我们还可以通过 -XX:VMThreadStackSize 设置一个更小的值来节省此部分内存，但是削减虚拟机线程的堆栈大小是危险的操作，并不建议去因为此设置这个参数。 ### 7. Internal Internal 包含命令行解析器使用的内存、JVMTI、PerfData 以及 Unsafe 分配的内存等等。 其中命令行解释器就是在初始化创建虚拟机时对 JVM 的命令行参数加以解析并执行相应的操作，如对参数 -XX:NativeMemoryTracking=detail 进行解析。 JVMTI（JVM Tool Interface）是开发和监视 JVM 所使用的编程接口。它提供了一些方法去检查 JVM 状态和控制 JVM 的运行，详情可以查看 JVMTI官方文档[1]。 PerfData 是 JVM 中用来记录一些指标数据的文件，如果开启 -XX:+UsePerfData（默认开启），JVM 会通过 mmap 的方式（即使用上文中提到的 os::reserve_memory 和 os::commit_memory）去映射到 {tmpdir}/hsperfdata_/pid 文件中，jstat 通过读取 PerfData 中的数据来展示 JVM 进程中的各种指标信息. 需要注意的是， {tmpdir}/hsperfdata_/pid 与{tmpdir}/.java_pid 并不是一个东西，后者是在 Attach 机制中用来通讯的，类似一种 Unix Domain Socket 的思想，不过真正的 Unix Domain Socket（JEP380[2]）在 JDK16 中才支持。 我们在操作 nio 时经常使用 ByteBuffer ，其中 ByteBuffer.allocateDirect / DirectByteBuffer 会通过 unsafe.allocateMemory 的方式来 malloc 分配 naive memory，虽然 DirectByteBuffer 本身还是存放于 Heap 堆中，但是它对应的 address 映射的却是分配在堆外内存的 native memory，NMT 会将 Unsafe_AllocateMemory 方式分配的内存记录在 Internal 之中（jstat 也是通过 ByteBuffer 的方式来使用 PerfData）。 需要注意的是，Unsafe_AllocateMemory 分配的内存在 JDK11之前，在 NMT 中都属于 Internal，但是在 JDK11 之后被 NMT 归属到 Other 中。例如相同 ByteBuffer.allocateDirect 在 JDK11 中进行追踪：[0x0000ffff8c0b4a60] Unsafe_AllocateMemory0+0x60[0x0000ffff6b822fbc] (malloc=393218KB type=Other #3) 简单查看下相关源码： ``` # ByteBuffer.java public static ByteBuffer allocateDirect(int capacity) { return new DirectByteBuffer(capacity); } # DirectByteBuffer.java DirectByteBuffer(int cap) { // package-private ...... long base = 0; try { base = unsafe.allocateMemory(size); } ...... # Unsafe.java public native long allocateMemory(long bytes); # hotspot/src/share/vm/prims/unsafe.cpp UNSAFE_ENTRY(jlong, Unsafe_AllocateMemory(JNIEnv *env, jobject unsafe, jlong size)) UnsafeWrapper("Unsafe_AllocateMemory"); size_t sz = (size_t)size; ...... sz = round_to(sz, HeapWordSize); void* x = os::malloc(sz, mtInternal); ...... UNSAFE_END ``` 一般情况下，命令行解释器、JVMTI等方式不会申请太大的内存，我们需要注意的是通过 Unsafe_AllocateMemory 方式申请的堆外内存（如业务使用了 Netty ），可以通过一个简单的示例来进行验证，这个示例的 JVM 启动参数为：-Xmx1G -Xms1G -XX:+UseG1GC -XX:MaxMetaspaceSize=256M -XX:ReservedCodeCacheSize=256M -XX:NativeMemoryTracking=detail（去除了 -XX:MaxDirectMemorySize=256M 的限制）： ``` import java.nio.ByteBuffer; public class ByteBufferTest { private static int _1M = 1024 * 1024; private static ByteBuffer allocateBuffer_1 = ByteBuffer.allocateDirect(128 * _1M); private static ByteBuffer allocateBuffer_2 = ByteBuffer.allocateDirect(256 * _1M); public static void main(String[] args) throws Exception { System.out.println("MaxDirect memory: " + sun.misc.VM.maxDirectMemory() + " bytes"); System.out.println("Direct allocation: " + (allocateBuffer_1.capacity() + allocateBuffer_2.capacity()) + " bytes"); System.out.println("Native memory used: " + sun.misc.SharedSecrets.getJavaNioAccess().getDirectBufferPool().getMemoryUsed() + " bytes"); Thread.sleep(6000000); } } ``` 查看输出： ``` MaxDirect memory: 1073741824 bytes Direct allocation: 402653184 bytes Native memory used: 402653184 bytes ``` 查看 NMT 详情： ``` - Internal (reserved=405202KB, committed=405202KB) (malloc=405170KB #3605) (mmap: reserved=32KB, committed=32KB) ...... [0x0000ffffbb599190] Unsafe_AllocateMemory+0x1c0 [0x0000ffffa40157a8] (malloc=393216KB type=Internal #2) ...... [0x0000ffffbb04b3f8] GenericGrowableArray::raw_allocate(int)+0x188 [0x0000ffffbb4339d8] PerfDataManager::add_item(PerfData*, bool) [clone .constprop.16]+0x108 [0x0000ffffbb434118] PerfDataManager::create_string_variable(CounterNS, char const*, int, char const*, Thread*)+0x178 [0x0000ffffbae9d400] CompilerCounters::CompilerCounters(char const*, int, Thread*) [clone .part.78]+0xb0 (malloc=3KB type=Internal #1) ...... ``` 可以发现，我们在代码中使用 ByteBuffer.allocateDirect（内部也是使用 new DirectByteBuffer(capacity)）的方式，即 Unsafe_AllocateMemory 申请的堆外内存被 NMT 以 Internal 的方式记录了下来：（128 M + 256 M）= 384 M = 393216 KB = 402653184 Bytes。 当然我们可以使用参数 -XX:MaxDirectMemorySize 来限制 Direct Buffer 申请的最大内存。 ### 8. Symbol Symbol 为 JVM 中的符号表所使用的内存，HotSpot中符号表主要有两种：SymbolTable 与 StringTable。 大家都知道 Java 的类在编译之后会生成 Constant pool 常量池，常量池中会有很多的字符串常量，HotSpot 出于节省内存的考虑，往往会将这些字符串常量作为一个 Symbol 对象存入一个 HashTable 的表结构中即 SymbolTable，如果该字符串可以在 SymbolTable 中 lookup（SymbolTable::lookup）到，那么就会重用该字符串，如果找不到才会创建新的 Symbol（SymbolTable::new_symbol）。 当然除了 SymbolTable，还有它的双胞胎兄弟 StringTable（StringTable 结构与 SymbolTable 基本是一致的，都是 HashTable 的结构），即我们常说的字符串常量池。平时做业务开发和 StringTable 打交道会更多一些，HotSpot 也是基于节省内存的考虑为我们提供了 StringTable，我们可以通过 String.intern 的方式将字符串放入 StringTable 中来重用字符串。 编写一个简单的示例： ``` public class StringTableTest { public static void main(String[] args) throws Exception { while (true){ String str = new String("StringTestData_" + System.currentTimeMillis()); str.intern(); } } } ``` 启动程序后我们可以使用 jcmd VM.native_memory baseline 来创建一个基线方便对比，稍作等待后再使用 jcmd VM.native_memory summary.diff/detail.diff 与创建的基线作对比，对比后我们可以发现： ``` Total: reserved=2831553KB +20095KB, committed=1515457KB +20095KB ...... - Symbol (reserved=18991KB +17144KB, committed=18991KB +17144KB) (malloc=18504KB +17144KB #2307 +2143) (arena=488KB #1) ...... [0x0000ffffa2aef4a8] BasicHashtable<(MemoryType)9>::new_entry(unsigned int)+0x1a0 [0x0000ffffa2aef558] Hashtable::new_entry(unsigned int, oopDesc*)+0x28 [0x0000ffffa2fbff78] StringTable::basic_add(int, Handle, unsigned short*, int, unsigned int, Thread*)+0xe0 [0x0000ffffa2fc0548] StringTable::intern(Handle, unsigned short*, int, Thread*)+0x1a0 (malloc=17592KB type=Symbol +17144KB #2199 +2143) ...... ``` JVM 进程这段时间内存一共增长了 20095KB，其中绝大部分都是 Symbol 申请的内存（17144KB），查看具体的申请信息正是 StringTable::intern 在不断的申请内存。 如果我们的程序错误的使用 String.intern() 或者 JDK intern 相关 BUG 导致了内存异常，可以通过这种方式轻松协助定位出来。 需要注意的是，虚拟机提供的参数 -XX:StringTableSize 并不是来限制 StringTable 最大申请的内存大小的，而是用来限制 StringTable 的表的长度的，我们加上 -XX:StringTableSize=10M 来重新启动 JVM 进程，一段时间后查看 NMT 追踪情况： ``` - Symbol (reserved=100859KB +17416KB, committed=100859KB +17416KB) (malloc=100371KB +17416KB #2359 +2177) (arena=488KB #1) ...... [0x0000ffffa30c14a8] BasicHashtable<(MemoryType)9>::new_entry(unsigned int)+0x1a0 [0x0000ffffa30c1558] Hashtable::new_entry(unsigned int, oopDesc*)+0x28 [0x0000ffffa3591f78] StringTable::basic_add(int, Handle, unsigned short*, int, unsigned int, Thread*)+0xe0 [0x0000ffffa3592548] StringTable::intern(Handle, unsigned short*, int, Thread*)+0x1a0 (malloc=18008KB type=Symbol +17416KB #2251 +2177) ``` 可以发现 StringTable 的大小是超过 10M 的，查看该参数的作用： ``` # hotsopt/src/share/vm/classfile/symnolTable.hpp StringTable() : RehashableHashtable((int)StringTableSize, sizeof (HashtableEntry)) {} StringTable(HashtableBucket* t, int number_of_entries) : RehashableHashtable((int)StringTableSize, sizeof (HashtableEntry), t, number_of_entries) {} ``` 因为 StringTable 在 HotSpot 中是以 HashTable 的形式存储的，所以 -XX:StringTableSize 参数设置的其实是 HashTable 的长度，如果该值设置的过小的话，即使 HashTable 进行 rehash，hash 冲突也会十分频繁，会造成性能劣化并有可能导致进入 SafePoint 的时间增长。如果发生这种情况，可以调大该值。 （1）-XX:StringTableSize 在 32 位系统默认为 1009、64 位默认为 60013 ：const int defaultStringTableSize = NOT_LP64(1009) LP64_ONLY(60013); 。 （2）G1中可以使用 -XX:+UseStringDeduplication 参数来开启字符串自动去重功能（默认），并使用 -XX:StringDeduplicationAgeThreshold 来控制字符串参与去重的 GC 年龄阈值。 （3）与 -XX:StringTableSize 同理，我们可以通过 -XX:SymbolTableSize 来控制 SymbolTable 表的长度。 如果我们使用的是 JDK11 之后的 NMT，我们可以直接通过命令 jcmd VM.stringtable 与 jcmd VM.symboltable 来查看两者的使用情况： ``` StringTable statistics: Number of buckets : 16777216 = 134217728 bytes, each 8 Number of entries : 39703 = 635248 bytes, each 16 Number of literals : 39703 = 2849304 bytes, avg 71.765 Total footprsize_t : = 137702280 bytes Average bucket size : 0.002 Variance of bucket size : 0.002 Std. dev. of bucket size: 0.049 Maximum bucket size : 2 SymbolTable statistics: Number of buckets : 20011 = 160088 bytes, each 8 Number of entries : 20133 = 483192 bytes, each 24 Number of literals : 20133 = 753832 bytes, avg 37.443 Total footprint : = 1397112 bytes Average bucket size : 1.006 Variance of bucket size : 1.013 Std. dev. of bucket size: 1.006 Maximum bucket size : 9 ``` ### 9. Native Memory Tracking Native Memory Tracking 使用的内存就是 JVM 进程开启 NMT 功能后，NMT 功能自身所申请的内存。 查看源码会发现，JVM 会在 MemTracker::init() 初始化的时候，使用 tracking_level() -> init_tracking_level() 获取我们设定的 tracking_level 追踪等级（如：summary、detail），然后将获取到的 level 分别传入 MallocTracker::initialize(level) 与 VirtualMemoryTracker::initialize(level) 进行判断，只有 level >= summary 的情况下，虚拟机才会分配 NMT 自身所用到的内存，如：VirtualMemoryTracker、MallocMemorySummary、MallocSiteTable（detail 时才会创建） 等来记录 NMT 追踪的各种数据。 ``` # /hotspot/src/share/vm/services/memTracker.cpp void MemTracker::init() { NMT_TrackingLevel level = tracking_level(); ...... } # /hotspot/src/share/vm/services/memTracker.hpp static inline NMT_TrackingLevel tracking_level() { if (_tracking_level == NMT_unknown) { // No fencing is needed here, since JVM is in single-threaded // mode. _tracking_level = init_tracking_level(); _cmdline_tracking_level = _tracking_level; } return _tracking_level; } # /hotspot/src/share/vm/services/memTracker.cpp NMT_TrackingLevel MemTracker::init_tracking_level() { NMT_TrackingLevel level = NMT_off; ...... if (os::getenv(buf, nmt_option, sizeof(nmt_option))) { if (strcmp(nmt_option, "summary") == 0) { level = NMT_summary; } else if (strcmp(nmt_option, "detail") == 0) { #if PLATFORM_NATIVE_STACK_WALKING_SUPPORTED level = NMT_detail; #else level = NMT_summary; #endif // PLATFORM_NATIVE_STACK_WALKING_SUPPORTED } ...... } ...... if (!MallocTracker::initialize(level) || !VirtualMemoryTracker::initialize(level)) { level = NMT_off; } return level; } # /hotspot/src/share/vm/services/memTracker.cpp bool MallocTracker::initialize(NMT_TrackingLevel level) { if (level >= NMT_summary) { MallocMemorySummary::initialize(); } if (level == NMT_detail) { return MallocSiteTable::initialize(); } return true; } void MallocMemorySummary::initialize() { assert(sizeof(_snapshot) >= sizeof(MallocMemorySnapshot), "Sanity Check"); // Uses placement new operator to initialize static area. ::new ((void*)_snapshot)MallocMemorySnapshot(); } # bool VirtualMemoryTracker::initialize(NMT_TrackingLevel level) { if (level >= NMT_summary) { VirtualMemorySummary::initialize(); } return true; } ``` 我们执行的 jcmd VM.native_memory summary/detail 命令，就会使用 NMTDCmd::report 方法来根据等级的不同获取不同的数据： （1）summary 时使用 MemSummaryReporter::report() 获取 VirtualMemoryTracker、MallocMemorySummary 等储存的数据； （2）detail 时使用 MemDetailReporter::report() 获取 VirtualMemoryTracker、MallocMemorySummary、MallocSiteTable 等储存的数据。 ``` # hotspot/src/share/vm/services/nmtDCmd.cpp void NMTDCmd::execute(DCmdSource source, TRAPS) { ...... if (_summary.value()) { report(true, scale_unit); } else if (_detail.value()) { if (!check_detail_tracking_level(output())) { return; } report(false, scale_unit); } ...... } void NMTDCmd::report(bool summaryOnly, size_t scale_unit) { MemBaseline baseline; if (baseline.baseline(summaryOnly)) { if (summaryOnly) { MemSummaryReporter rpt(baseline, output(), scale_unit); rpt.report(); } else { MemDetailReporter rpt(baseline, output(), scale_unit); rpt.report(); } } } ``` 一般 NMT 自身占用的内存是比较小的，不需要太过关心。 ### 10. Arena Chunk Arena 是 JVM 分配的一些 Chunk（内存块），当退出作用域或离开代码区域时，内存将从这些 Chunk 中释放出来。然后这些 Chunk 就可以在其他子系统中重用. 需要注意的是，此时统计的 Arena 与 Chunk ，是 HotSpot 自己定义的 Arena、Chunk，而不是 Glibc 中相关的 Arena 与 Chunk 的概念。 我们会发现 NMT 详情中会有很多关于 Arena Chunk 的分配信息都是： ``` [0x0000ffff935906e0] ChunkPool::allocate(unsigned long, AllocFailStrategy::AllocFailEnum)+0x158 [0x0000ffff9358ec14] Arena::Arena(MemoryType, unsigned long)+0x18c ...... ``` JVM 中通过 ChunkPool 来管理重用这些 Chunk，比如我们在创建线程时： ``` # /hotspot/src/share/vm/runtime/thread.cpp Thread::Thread() { ...... set_resource_area(new (mtThread)ResourceArea()); ...... set_handle_area(new (mtThread) HandleArea(NULL)); ...... ``` 其中 ResourceArea 属于给线程分配的一个资源空间，一般 ResourceObj 都存放于此（如 C1/C2 优化时需要访问的运行时信息）；HandleArea 则用来存放线程所持有的句柄（handle），使用句柄来关联使用的对象。这两者都会去申请 Arena，而 Arena 则会通过 ChunkPool::allocate 来申请一个新的 Chunk 内存块。除此之外，JVM 进程用到 Arena 的地方还有非常多，比如 JMX、OopMap 等等一些相关的操作都会用到 ChunkPool。 眼尖的读者可能会注意到上文中提到，通常情况下会通过 ChunkPool::allocate 的方式来申请 Chunk 内存块。是的，其实除了 ChunkPool::allocate 的方式， JVM 中还存在另外一种申请 Arena Chunk 的方式，即直接借助 Glibc 的 malloc 来申请内存，JVM 为我们提供了相关的控制参数 UseMallocOnly： ``` develop(bool, UseMallocOnly, false, \ "Use only malloc/free for allocation (no resource area/arena)") ``` 我们可以发现这个参数是一个 develop 的参数，一般情况下我们是使用不到的，因为 VM option 'UseMallocOnly' is develop and is available only in debug version of VM，即我们只能在 debug 版本的 JVM 中才能开启该参数。 这里有的读者可能会有一个疑问，即是不是可以通过使用参数 -XX:+IgnoreUnrecognizedVMOptions（该参数开启之后可以允许 JVM 使用一些在 release 版本中不被允许使用的参数）的方式，在正常 release 版本的 JVM 中使用 UseMallocOnly 参数，很遗憾虽然我们可以通过这种方式开启 UseMallocOnly，但是实际上 UseMallocOnly 却不会生效，因为在源码中其逻辑如下： ``` # hotspot/src/share/vm/memory/allocation.hpp void* Amalloc(size_t x, AllocFailType alloc_failmode = AllocFailStrategy::EXIT_OOM) { assert(is_power_of_2(ARENA_AMALLOC_ALIGNMENT) , "should be a power of 2"); x = ARENA_ALIGN(x); //debug 版本限制 debug_only(if (UseMallocOnly) return malloc(x);) if (!check_for_overflow(x, "Arena::Amalloc", alloc_failmode)) return NULL; NOT_PRODUCT(inc_bytes_allocated(x);) if (_hwm + x > _max) { return grow(x, alloc_failmode); } else { char *old = _hwm; _hwm += x; return old; } } ``` 可以发现，即使我们成功开启了 UseMallocOnly，也只有在 debug 版本（debug_only）的 JVM 中才能使用 malloc 的方式分配内存。 我们可以对比下，使用正常版本（release）的 JVM 添加 -XX:+IgnoreUnrecognizedVMOptions -XX:+UseMallocOnly 启动参数的 NMT 相关日志与使用 debug（fastdebug/slowdebug）版本的 JVM 添加 -XX:+UseMallocOnly 启动参数的 NMT 相关日志： ``` # 正常 JVM ，启动参数添加：-XX:+IgnoreUnrecognizedVMOptions -XX:+UseMallocOnly ...... [0x0000ffffb7d16968] ChunkPool::allocate(unsigned long, AllocFailStrategy::AllocFailEnum)+0x158 [0x0000ffffb7d15f58] Arena::grow(unsigned long, AllocFailStrategy::AllocFailEnum)+0x50 [0x0000ffffb7fc4888] Dict::Dict(int (*)(void const*, void const*), int (*)(void const*), Arena*, int)+0x138 [0x0000ffffb85e5968] Type::Initialize_shared(Compile*)+0xb0 (malloc=32KB type=Arena Chunk #1) ``` ``` # debug版本 JVM ，启动参数添加：-XX:+UseMallocOnly ...... [0x0000ffff8dfae910] Arena::malloc(unsigned long)+0x74 [0x0000ffff8e2cb3b8] Arena::Amalloc_4(unsigned long, AllocFailStrategy::AllocFailEnum)+0x70 [0x0000ffff8e2c9d5c] Dict::Dict(int (*)(void const*, void const*), int (*)(void const*), Arena*, int)+0x19c [0x0000ffff8e97c3d0] Type::Initialize_shared(Compile*)+0x9c (malloc=5KB type=Arena Chunk #1) ...... ``` 我们可以清晰地观察到调用链的不同，即前者还是使用 ChunkPool::allocate 的方式来申请内存，而后者则使用 Arena::malloc 的方式来申请内存，查看 Arena::malloc 代码： ``` # hotspot/src/share/vm/memory/allocation.cpp void* Arena::malloc(size_t size) { assert(UseMallocOnly, "shouldn't call"); // use malloc, but save pointer in res. area for later freeing char** save = (char**)internal_malloc_4(sizeof(char*)); return (*save = (char*)os::malloc(size, mtChunk)); } ``` 可以发现代码中通过 os::malloc 的方式来分配内存，同理释放内存时直接通过 os::free 即可，如 UseMallocOnly 中释放内存的相关代码： ``` # hotspot/src/share/vm/memory/allocation.cpp // debugging code inline void Arena::free_all(char** start, char** end) { for (char** p = start; p < end; p++) if (*p) os::free(*p); } ``` 虽然 JVM 为我们提供了两种方式来管理 Arena Chunk 的内存： （1）通过 ChunkPool 池化交由 JVM 自己管理； （2）直接通过 Glibc 的 malloc/free 来进行管理。 但是通常意义下我们只会用到第一种方式，并且一般 ChunkPool 管理的对象都比较小，整体来看 Arena Chunk 这块内存的使用不会很多。 ### 11. Unknown Unknown 则是下面几种情况 （1）当内存类别无法时； （2）当 Arena 用作堆栈或值对象时； （3）当类型信息尚未到达时。 ## NMT 无法追踪的内存 需要注意的是，NMT 只能跟踪 JVM 代码的内存分配情况，对于非 JVM 的内存分配是无法追踪到的。 1. 使用 JNI 调用的一些第三方 native code 申请的内存，比如使用 System.Loadlibrary 加载的一些库。 2. 标准的 Java Class Library，典型的，如文件流等相关操作（如：Files.list、ZipInputStream 和 DirectoryStream 等）。 可以使用操作系统的内存工具等协助排查，或者使用 LD_PRELOAD malloc 函数的 hook/jemalloc/google-perftools(tcmalloc) 来代替 Glibc 的 malloc，协助追踪内存的分配。 由于篇幅有限，将在下篇文章给大家分享“使用 NMT 协助排查内存问题的案例”，敬请期待！ ## 参考 1.https://docs.oracle.com/javase/8/docs/platform/jvmti/jvmti.html [了解详情](https://docs.oracle.com/javase/8/docs/platform/jvmti/jvmti.html) 2.https://openjdk.org/jeps/380 [了解详情](https://openjdk.org/jeps/380) 往期推荐： 1.Native Memory Tracking 详解（1）:基础介绍 [了解详情](https://www.hikunpeng.com/zh/developer/techArticles/20230816-6?envFlag=1) 2.Native Memory Tracking 详解（2）:追踪区域分析(一) [了解详情](https://www.hikunpeng.com/zh/developer/techArticles/20230816-7?envFlag=1) 本页内容