记一次 .NET 某医院预约平台 非托管泄露分析
一：背景
1. 讲故事
前几天有位朋友找到我，说他的程序有内存泄露，让我帮忙排查一下，截图如下：
说实话看到 32bit， 1.5G 这些关键词之后，职业敏感告诉我，他这个可能是虚拟地址紧张所致，不管怎么说，有了 Dump 就可以上马分析。
二：WinDbg分析
1. 虚拟地址紧张所致吗
要看是不是虚拟地址紧张，可以用 !address -summary 观察下内存段统计信息，截图如下：
我去，用 WinDbg Preview 尽然分析不了，在加载 ntdll 的过程中死掉了，如果你是我们调试训练营的朋友，应该会深深的有体会，我们分析的第一个dump就存在这个情况，这个加载不了其实就预示着一种非托管泄露，这里暂不剧透。
用 WinDbg Preview 分析不了怎么办呢？可以用 Windbg 的其他版本哈，比如 Windbg10, WinDbg6 等等，这里就采用 WinDbg10 X86 版本打开吧。
0:000> !address -summary
--- Usage Summary ---------------- RgnCount ----------- Total Size -------- %ofBusy %ofTotal
Free 179 8cbb1000 ( 2.199 GB) 54.97%
Heap 6598 376f6000 ( 886.961 MB) 48.09% 21.65%
3091 31954000 ( 793.328 MB) 43.02% 19.37%
Image 376 8c0d000 ( 140.051 MB) 7.59% 3.42%
Stack 75 1780000 ( 23.500 MB) 1.27% 0.57%
Other 7 4e000 ( 312.000 kB) 0.02% 0.01%
TEB 25 19000 ( 100.000 kB) 0.01% 0.00%
PEB 1 1000 ( 4.000 kB) 0.00% 0.00%
--- State Summary ---------------- RgnCount ----------- Total Size -------- %ofBusy %ofTotal
MEM_FREE 179 8cbb1000 ( 2.199 GB) 54.97%
MEM_COMMIT 9821 6bfad000 ( 1.687 GB) 93.68% 42.18%
MEM_RESERVE 352 7492000 ( 116.570 MB) 6.32% 2.85%
从卦中 MEM_COMMIT 的 %ofTotal= 42.18% 来看，提交内存占总的虚拟地址比重还不到一半，这说明我的猜测是错的，不存在虚拟地址紧张的情况，这里稍微提醒一下的是，这里不存在虚拟地址紧张是因为它开的是 Any CPU 模式，默认能吃到 4G 内存。
不管怎么说，现在被当头一棒，既然这条路走不通，那会是什么情况导致的呢？一般来说这个内存量我是不愿意分析的，但既然分析到这里也只能继续分析，接下来用 !eeheap -gc 观察下托管堆内存占用情况。
0:000> !eeheap -gc
Number of GC Heaps: 1
generation 0 starts at 0x777c0434
generation 1 starts at 0x77781000
generation 2 starts at 0x01861000
ephemeral segment allocation context: none
segment begin allocated size
01860000 01861000 0285ffdc 0xffefdc(16773084)
...
77780000 77781000 77aa25c0 0x3215c0(3282368)
Large object heap starts at 0x02861000
segment begin allocated size
02860000 02861000 031e5cc0 0x984cc0(9981120)
Total Size: Size: 0x1f7e47e4 (528369636) bytes.
------------------------------
GC Heap Size: Size: 0x1f7e47e4 (528369636) bytes.
从卦中看当前托管堆也才 528M 和 提交内存 1.6G 相距甚远，所以这个 dump 大概率是存在非托管内存泄露，其实 !address -summary 中的 Heap 也能佐证，说到底就是 ntheap 泄露。
2. ntheap 怎么啦
深挖 ntheap 我就不挖了，省的误入歧途，文章开头我说过 ntdll 无法加载的现象预示着一种非托管泄露，对 ，就是 GC 的加载堆泄露，加载堆是 CLR 用来映射 C# 程序集，模块，类型，方法等用途的一块私有内存,那怎么去洞察它呢？可以使用 !eeheap -loader 命令洞察。
0:000> !eeheap -loader
Loader Heap:
--------------------------------------
...
Module 05829f78: Size: 0x0 (0) bytes.
Module 0582a8f8: Size: 0x0 (0) bytes.
Module 0582b278: Size: 0x0 (0) bytes.
Module 0582bbf8: Size: 0x0 (0) bytes.
Module 0582c578: Size: 0x0 (0) bytes.
Module 0582cef8: Size: 0x0 (0) bytes.
Module 0582d878: Size: 0x0 (0) bytes.
...
Module 362ea420: Size: 0x0 (0) bytes.
Total size: Size: 0x0 (0) bytes.
--------------------------------------
Total LoaderHeap size: Size: 0x7e7e000 (132636672) bytes total, 0x28000 (163840) bytes wasted.
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虽然加载堆只统计到了 132M，但其中的 module 高达 2.3w 个，其实这里会有一些相关内存是加载堆之外无法统计到的，一般正常的程序不可能有这么多的module，所以这就是我们接下来突破的点，那怎么突破呢？最好的办法就是观察下这个 module 中到底有什么 type，使用 !dumpmodule 命令即可。
0:000> !dumpmodule -mt 0582d878
Name: Unknown Module
Attributes: Reflection
Assembly: 0c229d38
LoaderHeap: 00000000
TypeDefToMethodTableMap: 050676e4
TypeRefToMethodTableMap: 050676f8
MethodDefToDescMap: 0506770c
FieldDefToDescMap: 05067734
MemberRefToDescMap: 00000000
FileReferencesMap: 05067784
AssemblyReferencesMap: 05067798
Types defined in this module
MT TypeDef Name
------------------------------------------------------------------------------
0582dcb0 0x02000002
0582df90 0x02000003
0582e018 0x02000004
0582e0b8 0x02000005
0582e194 0x02000006
Types referenced in this module
MT TypeRef Name
------------------------------------------------------------------------------
从模块中并没有看到类型的文字描述，那怎么办呢，我们随便抽一个 mt 看下这个 mt 下有什么方法，使用 !dumpmt 命令即可。
0:000> !dumpmt -md 0582dcb0
EEClass: 05068980
Module: 0582d878
Name:
mdToken: 02000002
File: Unknown Module
BaseSize: 0x44
ComponentSize: 0x0
Slots in VTable: 8
Number of IFaces in IFaceMap: 0
--------------------------------------
MethodDesc Table
Entry MethodDe JIT Name
739819c8 735e61fc PreJIT System.Object.ToString()
73987850 735e6204 PreJIT System.Object.Equals(System.Object)
7398bd80 735e6224 PreJIT System.Object.GetHashCode()
738ddbe8 735e6238 PreJIT System.Object.Finalize()
0583b529 0582dc8c NONE Microsoft.Xml.Serialization.GeneratedAssembly.XmlSerializationWriterCallBack.InitCallbacks()
0583b52d 0582dc94 NONE Microsoft.Xml.Serialization.GeneratedAssembly.XmlSerializationWriterCallBack..ctor()
0583c7d0 0582dc74 JIT Microsoft.Xml.Serialization.GeneratedAssembly.XmlSerializationWriterCallBack.Write3_root(System.Object)
0583c868 0582dc80 JIT Microsoft.Xml.Serialization.GeneratedAssembly.XmlSerializationWriterCallBack.Write2_CallBack(System.String, System.String, xxx.Models.xxxBack, Boolean, Boolean)
看到卦中的这些信息，我相信有很多朋友知道是怎么回事了，对，就是 Serialization 泄露，那它序列化什么类型呢 ? 从卦中看就是 xxx.Models.xxxBack 类，即 xmlSerializer.Serialize(xxx.Models.xxxBack) 的相关逻辑，接下来就需要逆向看下到底是哪里写的，结果发现是他的底层库封装的，有些方法有问题，有些没问题，真的是无语哈。
//有问题的方法
public static string Serialize(object o, Encoding encoding, string rootName)
{
XmlSerializer xmlSerializer = new XmlSerializer(o.GetType(), new XmlRootAttribute(rootName));
...
xmlSerializer.Serialize(memoryStream, o, xmlSerializerNamespaces);
return encoding.GetString(memoryStream.ToArray());
}
//正确的方法
public static string Serialize(object Obj, Encoding encoding)
{
...
using (XmlWriter xmlWriter = XmlWriter.Create(memoryStream, xmlWriterSettings))
{
XmlSerializerNamespaces xmlSerializerNamespaces = new XmlSerializerNamespaces();
xmlSerializerNamespaces.Add("", "");
new XmlSerializer(Obj.GetType()).Serialize(xmlWriter, Obj, xmlSerializerNamespaces);
}
return encoding.GetString(memoryStream.ToArray());
}
这是一个老生常谈的问题，如果你用 new XmlSerializer(o.GetType(), new XmlRootAttribute(rootName)); 模式的话，一定要缓存起来，否则就会泄露，只能说是微软造的一个大坑吧，多少人都踩上去了。
三：总结
在我分析的真实dump案例中，见过 Castle ProxyGenerator 的泄露，也见过 CodeAnalysis.CSharp.Scripting 的泄露，还真没见过 XmlSerializer 的泄露，算是完美的补充了我的案例库！