Java JVM致命错误日志（hs_err_pid.log）分析

背景

当jvm出现致命错误时，会生成一个错误文件 hs_err_pid.log，其中包括了导致jvm crash的重要信息，可以通过分析该文件定位到导致crash的根源，从而改善以保证系统稳定。当出现crash时，该文件默认会生成到工作目录下，然而可以通过jvm参数指定生成路径（JDK6中引入）：

1	java -XX:ErrorFile=./hs_err_pid.log

该文件包含如下几类关键信息：

• 日志头文件

• 导致crash的线程信息

• 所有线程信息

• 安全点和锁信息

• 堆信息

• 本地代码缓存

• 编译事件

• gc相关记录

• jvm内存映射

• jvm启动参数

• 服务器信息

下面用一个crash demo文件逐步解读这些信息，以便大家以后碰到crash时方便分析。

日志头文件

日志头文件包含概要信息，简述了导致crash的原因。而导致crash的原因很多，常见的原因有jvm自身的bug，应用程序错误，jvm参数配置不当，服务器资源不足，jni调用错误等。

现在参考下如下描述：

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# # A fatal error has been detected by the Java Runtime Environment: # #  SIGSEGV (0xb) at pc=0x00007fb8b18fdc6c, pid=191899, tid=140417770411776 # # JRE version: Java(TM) SE Runtime Environment (7.0_55-b13) (build 1.7.0_55-b13) # Java VM: Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (24.55-b03 mixed mode linux-amd64 compressed oops) # Problematic frame: # J  org.apache.http.impl.cookie.BestMatchSpec.formatCookies(Ljava/util/List;)Ljava/util/List; # # Failed to write core dump. Core dumps have been disabled. To enable core dumping, try "ulimit -c unlimited" before starting Java again # # If you would like to submit a bug report, please visit: #   http://bugreport.sun.com/bugreport/crash.jsp #

这里一个重要信息是“SIGSEGV(0xb)”表示jvm crash时正在执行jni代码，而不是在执行java或者jvm的代码，如果没有在应用程序里手动调用jni代码，那么很可能是JIT动态编译时导致的该错误。其中SIGSEGV是信号名称，0xb是信号码，pc=0x00007fb8b18fdc6c指的是程序计数器的值，pid=191899是进程号，tid=140417770411776是线程号。

PS：除了“SIGSEGV(0xb)”以外，常见的描述还有“EXCEPTION_ACCESS_VIOLATION”，该描述表示jvm crash时正在执行jvm自身的代码，这往往是因为jvm的bug导致的crash；另一种常见的描述是“EXCEPTION_STACK_OVERFLOW”，该描述表示这是个栈溢出导致的错误，这往往是应用程序中存在深层递归导致的。

还有一个重要信息是：

# Problematic frame:

# J org.apache.http.impl.cookie.BestMatchSpec.formatCookies(Ljava/util/List;)Ljava/util/List;

这表示出现crash时jvm正在执行的代码，这里的“J”表示正在执行java代码，后面的表示执行的方法栈。除了“J”外，还有可能是“C”、“j”、“V”、“v”，它们分别表示：

• C: Native C frame

• j: Interpreted Java frame

• V: VMframe

• v: VMgenerated stub frame

• J: Other frame types, including compiled Java frames

加上前面对SIGSEGV(0xb)”的分析，现在可以断定是JIT动态编译导致的该错误。

查阅资料发现：

此异常是由于jdk JIT compiler optimization 导致，bug id 8021898，官网描述如下：

1	The JIT compiler optimization leads to a SIGSEGV or an NullPointerException at a place it must not happen.

jdk1.7.0_25到1.7.0_55这几个版本都存在此bug，1.7.0_60后修复。可通过升级jdk解决此异常，可参考 http://bugs.java.com/view_bug.do?bug_id=8021898。

到这里该问题已经分析出原因了，但是咱们可以再深入一步，分析下其它信息。

导致crash的线程信息

文件下面是导致crash的线程信息和该线程栈信息，描述信息如下：

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Current thread (0x00007fb7b4014800):  JavaThread "catalina-exec-251" daemon [_thread_in_Java, id=205044, stack(0x00007fb58f435000,0x00007fb58f536000)] siginfo:si_signo=SIGSEGV: si_errno=0, si_code=1 (SEGV_MAPERR), si_addr=0x0000003f96dc9c6c

以上表示导致出错的线程是0x00007fb7b4014800（指针），线程类型是JavaThread，JavaThread表示执行的是java线程，关于该线程其它类型还可能是：

• VMThread：jvm的内部线程

• CompilerThread：用来调用JITing，实时编译装卸class 。 通常，jvm会启动多个线程来处理这部分工作，线程名称后面的数字也会累加，例如：CompilerThread1

• GCTaskThread：执行gc的线程

• WatcherThread：jvm周期性任务调度的线程，是一个单例对象。 该线程在JVM内使用得比较频繁，比如：定期的内存监控、JVM运行状况监控，还有我们经常需要去执行一些jstat 这类命令查看gc的情况

• ConcurrentMarkSweepThread：jvm在进行CMS GC的时候，会创建一个该线程去进行GC，该线程被创建的同时会创建一个SurrogateLockerThread（简称SLT）线程并且启动它，SLT启动之后，处于等待阶段。CMST开始GC时，会发一个消息给SLT让它去获取Java层Reference对象的全局锁：Lock

后面的"catalina-exec-251"表示线程名，带有catalina前缀的线程一般是tomcat启动的线程，“daemon”表示该线程为守护线程，再后面的“[_thread_in_Java”表示线程正在执行解释或者编译后的Java代码，关于该描述其它类型还可能是：

• _thread_in_native：线程当前状态

• _thread_uninitialized：线程还没有创建，它只在内存原因崩溃的时候才出现

• _thread_new：线程已经被创建，但是还没有启动

• _thread_in_native：线程正在执行本地代码，一般这种情况很可能是本地代码有问题

• _thread_in_vm：线程正在执行虚拟机代码

• _thread_in_Java：线程正在执行解释或者编译后的Java代码

• _thread_blocked：线程处于阻塞状态

• …_trans：以_trans结尾，线程正处于要切换到其它状态的中间状态

最后的“id=205044”表示线程ID，stack(0x00007fb58f435000,0x00007fb58f536000)表示栈区间。

“siginfo:si_signo=SIGSEGV: si_errno=0, si_code=1 (SEGV_MAPERR), si_addr=0x0000003f96dc9c6c”这部分是导致虚拟机终止的非预期的信号信息：其中si_errno和si_code是Linux下用来鉴别异常的，Windows下是一个ExceptionCode。

所有线程信息

再下面是线程信息：

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Java Threads: ( => current thread )   0x00007fb798015800 JavaThread "catalina-exec-280" daemon [_thread_blocked, id=206093, stack(0x00007fb58d718000,0x00007fb58d819000)]   0x00007fb7a4016800 JavaThread "catalina-exec-279" daemon [_thread_blocked, id=206091, stack(0x00007fb58d819000,0x00007fb58d91a000)]   ... ...(省略)       Other Threads:   0x00007fb8b4231000 VMThread [stack: 0x00007fb854eb6000,0x00007fb854fb7000] [id=192015]   0x00007fb8b4321000 WatcherThread [stack: 0x00007fb835e6c000,0x00007fb835f6d000] [id=192414]

信息和上面介绍的类似，其中[_thread_blocked表示线程阻塞。

安全点和锁信息

再下面是安全点和锁信息：

1 2 3

VM state:not at safepoint (normal execution) VM Mutex/Monitor currently owned by a thread: None

安全线信息为正常运行，其它可能得描述还有：

• not at a safepoint：正常运行状态

• at safepoint：所有线程都因为虚拟机等待状态而阻塞，等待一个虚拟机操作完成

• synchronizing：一个特殊的虚拟机操作，要求虚拟机内的其它线程保持等待状态

锁信息为未被线程持有，Mutex是虚拟机内部的锁，而Monitor则是synchronized锁或者其它关联到的Java对象。

堆信息

再下面是堆信息：

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Heap  par new generation   total 2293760K, used 1537284K [0x00000006f0000000, 0x0000000790000000, 0x0000000790000000)   eden space 1966080K,  78% used [0x00000006f0000000, 0x000000074dc97aa8, 0x0000000768000000)   from space 327680K,   0% used [0x0000000768000000, 0x00000007680a9580, 0x000000077c000000)   to   space 327680K,   0% used [0x000000077c000000, 0x000000077c000000, 0x0000000790000000)  concurrent mark-sweep generation total 1572864K, used 49449K [0x0000000790000000, 0x00000007f0000000, 0x00000007f0000000)  concurrent-mark-sweep perm gen total 262144K, used 49857K [0x00000007f0000000, 0x0000000800000000, 0x0000000800000000)     Card table byte_map: [0x00007fb8b8fa8000,0x00007fb8b9829000] byte_map_base: 0x00007fb8b5828000

堆信息包括：新生代、老生代、永久代信息。这里标识了使用CMS垃圾收集器。

下面的“Card table”表示一种卡表，是jvm维护的一种数据结构，用于记录更改对象时的引用，以便gc时遍历更少的table和root。

本地代码缓存

再下面是本地代码缓存信息：

1 2	Code Cache  [0x00007fb8b1000000, 0x00007fb8b1a60000, 0x00007fb8b4000000)  total_blobs=3580 nmethods=3111 adapters=421 free_code_cache=38857Kb largest_free_block=39469312

这是一块用于编译和保存本地代码的内存；注意是本地代码，它和PermGen（永久代）是不一样的，永久代是用来存放jvm和java类的元数据的。

编译事件

再下面是本地代码编译信息：

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Compilation events (10 events): Event: 110587.798 Thread 0x00007fb8b425a800 3338             java.util.HashSet::remove (20 bytes) Event: 110587.804 Thread 0x00007fb8b425a800 nmethod 3338 0x00007fb8b168a9d0 code [0x00007fb8b168ab60, 0x00007fb8b168afa8] ... ...（省略） Event: 112147.387 Thread 0x00007fb8b425a800 3342             org.apache.http.impl.cookie.BestMatchSpec::formatCookies (116 bytes) Event: 112147.465 Thread 0x00007fb8b425a800 nmethod 3342 0x00007fb8b18fcd50 code [0x00007fb8b18fd1a0, 0x00007fb8b18ff338]

可以看到，一共编译了10次；其中包含org.apache.http.impl.cookie.BestMatchSpec::formatCookies的编译；这和前面的结论相吻合。

gc相关记录

再下面是gc执行记录：

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GC Heap History (10 events): Event: 110665.975 GC heap before {Heap before GC invocations=255 (full 31):  par new generation   total 2293760K, used 1966777K [0x00000006f0000000, 0x0000000790000000, 0x0000000790000000)   eden space 1966080K, 100% used [0x00000006f0000000, 0x0000000768000000, 0x0000000768000000)   from space 327680K,   0% used [0x0000000768000000, 0x00000007680ae480, 0x000000077c000000)   to   space 327680K,   0% used [0x000000077c000000, 0x000000077c000000, 0x0000000790000000)  concurrent mark-sweep generation total 1572864K, used 49237K [0x0000000790000000, 0x00000007f0000000, 0x00000007f0000000)  concurrent-mark-sweep perm gen total 262144K, used 49856K [0x00000007f0000000, 0x0000000800000000, 0x0000000800000000) Event: 110665.981 GC heap after Heap after GC invocations=256 (full 31):  par new generation   total 2293760K, used 693K [0x00000006f0000000, 0x0000000790000000, 0x0000000790000000)   eden space 1966080K,   0% used [0x00000006f0000000, 0x00000006f0000000, 0x0000000768000000)   from space 327680K,   0% used [0x000000077c000000, 0x000000077c0ad6f8, 0x0000000790000000)   to   space 327680K,   0% used [0x0000000768000000, 0x0000000768000000, 0x000000077c000000)  concurrent mark-sweep generation total 1572864K, used 49237K [0x0000000790000000, 0x00000007f0000000, 0x00000007f0000000)  concurrent-mark-sweep perm gen total 262144K, used 49856K [0x00000007f0000000, 0x0000000800000000, 0x0000000800000000) } ... ...（省略）

可以看到gc次数为10次（full gc），然后后面描述了每次gc前后的内存信息；看一看到并没有内存不足等问题。

jvm内存映射

再下面是jvm加载的库信息：

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Dynamic libraries: 00400000-00401000 r-xp 00000000 08:02 39454583                           /home/service/jdk1.7.0_55/bin/java 00600000-00601000 rw-p 00000000 08:02 39454583                           /home/service/jdk1.7.0_55/bin/java 013cd000-013ee000 rw-p 00000000 00:00 0                                  [heap] 6f0000000-800000000 rw-p 00000000 00:00 0  3056400000-3056416000 r-xp 00000000 08:02 57409539                       /lib64/libgcc_s-4.4.7-20120601.so.1 3056416000-3056615000 ---p 00016000 08:02 57409539                       /lib64/libgcc_s-4.4.7-20120601.so.1 3056615000-3056616000 rw-p 00015000 08:02 57409539                       /lib64/libgcc_s-4.4.7-20120601.so.1 353be00000-353be20000 r-xp 00000000 08:02 57409933                       /lib64/ld-2.12.so 353c01f000-353c020000 r--p 0001f000 08:02 57409933                       /lib64/ld-2.12.so 353c020000-353c021000 rw-p 00020000 08:02 57409933                       /lib64/ld-2.12.so ... ...（省略）

这些信息是虚拟机崩溃时的虚拟内存列表区域。它可以告诉你崩溃原因时哪些类库正在被使用，位置在哪里，还有堆栈和守护页信息。以列表中第一条为例介绍下：

• 00400000-00401000：内存区域

• r-xp：权限，r/w/x/p/s分别表示读/写/执行/私有/共享

• 00000000：文件内的偏移量

• 08:02：文件位置的majorID和minorID

• 39454583：索引节点号

• /home/service/jdk1.7.0_55/bin/java：文件位置

jvm启动参数

再下面是jvm启动参数信息：

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VM Arguments: jvm_args: -Djava.util.logging.config.file=/home/service/tomcat7007-account-web/conf/logging.properties -Xmx4096m -Xms4096m -Xmn2560m -XX:SurvivorRatio=6 -XX:PermSize=256m -XX:MaxPermSize=256m -XX:+UseConcMarkSweepGC -XX:+UseParNewGC -XX:+PrintGCTimeStamps -XX:+PrintGCDateStamps -XX:+PrintGCDetails -Xloggc:/home/work/webdata/logs/tomcat7007-account-web/develop/gc.log -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError -XX:HeapDumpPath=/home/work/webdata/logs/tomcat7007-account-web/develop/ -Dtomcatlogdir=/home/work/webdata/logs/tomcat7007-account-web/develop -Djava.util.logging.manager=org.apache.juli.ClassLoaderLogManager -Dcom.sun.management.jmxremote -Dcom.sun.management.jmxremote.port=7407 -Dcom.sun.management.jmxremote.authenticate=false -Dcom.sun.management.jmxremote.ssl=false -Djava.endorsed.dirs=/home/service/tomcat7007-account-web/endorsed -Dcatalina.base=/home/service/tomcat7007-account-web -Dcatalina.home=/home/service/tomcat7007-account-web -Djava.io.tmpdir=/home/service/tomcat7007-account-web/temp  java_command: org.apache.catalina.startup.Bootstrap start Launcher Type: SUN_STANDARD Environment Variables: JAVA_HOME=/home/service/jdk1.7.0_55 PATH=/opt/zabbix/bin:/opt/zabbix/sbin:/home/service/jdk1.7.0_55/bin:/home/work/bin:/usr/local/bin:/bin:/usr/bin:/usr/local/sbin:/usr/sbin:/sbin:/home/work/bin SHELL=/bin/bash

上面是jvm参数，下面是系统的环境配置。

服务器信息

再下面是服务器信息：

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/proc/meminfo: MemTotal:       65916492 kB MemFree:        14593468 kB Buffers:          222452 kB Cached:         28502452 kB SwapTotal:             0 kB SwapFree:              0 kB ... ...（省略） /proc/cpuinfo: processor   : 0 vendor_id   : GenuineIntel cpu family : 6 model       : 62 model name : Intel(R) Xeon(R) CPU E5-2420 v2 @ 2.20GHz stepping    : 4 ... ...（省略）

上面是内存信息，主要关注下swap信息，看看有没有使用虚拟内存；下面是cpu信息。