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coredump 瘦身风云

2023-09-17 18:26:33
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coredump 顾名思义,就是核心转储。我们的程序在运行过程中,如果发生了异常退出,光靠程序自身log往往是很难定位问题根因的。操作系统提供了一套coredump机制,在异常发生的时候,将进程现场的vma信息存储到core文件中去。

继上一篇非典型程序员青囊搞定内存泄露问题后,美美地睡了一觉。睡梦中,突然金光闪闪,万道光芒照进时光隧道,恍惚来到大唐神龙年间。青囊此时化身狄仁杰高级助理,陪同狄老大和元芳及千牛卫来到案发现场,一番勘察后迅速锁定真凶。虽整日伏于桌前写代码,但早被生活驯服得谨小慎微、擅于察言观色的青囊亦早已悟透了这断案的奥秘。

只是,站在一旁的元芳眉头紧锁,面露难色......

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狄公上前问道:元芳,有心事?

元芳起身答道:“大人断案如神,只是像长安这种要案频繁的地方,每次案发,都要出动上百千牛卫来大面积封锁现场,走访上万群众,耗费人力不说,还严重阻塞交通,影响了正常的生产秩序,导致其它业务部门受损,一直以来是怨声载道啊。”

狄公笑了笑,手指向青囊,“囊啊,给你元芳哥show一下”。

青囊一阵马屁之后,从袋中摸出一罗盘,得意道:“我这乾坤袋唤做sysak,这罗盘叫minicoredump,以后如何封锁现场,看它就清楚了”。元芳接过罗盘,顺手摆弄了几下,上面显示要封锁的现场缩小了不少,官道也畅通许多。元芳脸色忧转喜,不禁问道:有此利器,锁定现场无忧矣!只是它是怎么做到的,还请大人示教一下。

狄公哈哈大笑:“不急,且听我慢慢道来”。

什么是coredump?

coredump 顾名思义,就是核心转储。我们的程序在运行过程中,如果发生了异常退出,光靠程序自身log往往是很难定位问题根因的。操作系统提供了一套coredump机制,在异常发生的时候,将进程现场的vma信息存储到core文件中去。利用这个文件,就能够恢复异常现场的信息,定位人员可以从中获取到变量值、栈信息、内存数据,程序异常时的运行位置(甚至记录代码行号)等等,提高问题定位效率。就像断案最关键的步骤就是去获取第一手信息,还原案发现场,在此基础上进行案件推演。

那么,coredump的流程是什么样子的呢?

如下图所示,当进程发生故障的时候,内核就会启动coredump机制将故障现场的vma等信息转储成core文件。故障过后,利用gdb加载coredump文件来还原故障现场。通过获取故障现场变量值、调用栈等信息,可以快速确定故障类型,锁定故障代码位置,找到根因。

就像狄公每次一次断案,都要先锁定发现场,然后亲自勘查,提取所有物证和证言,结合现场信息推演,还原案发经过,最终锁定作案元凶。

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coredump资源消耗问题

操作系统在内核态生成core文件,是要将进程的有效vma信息全量dump出来。这就意味着大进程的coredump文件会非常庞大,甚至可以达到tb级别。这类大文件在生成和保存过程中严重消耗了io、cpu、内存带宽等资源,对系统的稳定性带来冲击。就像之前要侦破一起大案,需要封锁方圆数公里内交通,动用数百警力做大量的摸排走访工作。但随着技术手段革新,收集信息也更准确,摸排手段也越来越精细化。同样的,coredump信息收集是否也能做到精细化

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minicoredump登场

“元芳啊,定位问题,就像咱们天天去断案一样,走访的关键是要先收集到高价值的线索,比如栈空间、data、bss等。其它的匿名页信息,像堆空间,里面的数据虽然很重要,但是对于断案来说大多情况下用不到,属于低线索信息。而在大进程的vma信息中,低线索信息占比还非常高。因此,我们要有选择、有目标地收集。这个时候,就该minicoredump登场了,将现场信息先筛选一遍。工作量优化了不说,对正常生产影响也可以降到最小。”

青囊在一旁,钦佩地望着狄老大,默默地把minicoredump收录到sysak里。这里面不仅有内存泄漏定位秘籍,网络诊断利器,如今还有minicoredump加持,还可以有效地过滤过滤匿名页信息,对core文件进行瘦身,妙哉妙哉!

举个栗子

如下表所示,这个是一个典型的案发现场信息分布。minicoredump会针对性地进行收集:标红的区间需要收集起来,借助于gdb,就可以帮我们将案发过程回放(打调用栈)和关键物证提取(获取栈上变量、全局变量等信息),而标绿的区域可以在必要的时候再收集,不影响我们断案。

103249: ./main
0000000000400000 4k r-x-- main

0000000000600000 4k r---- main

0000000000601000 4k rw--- main #可执行文件的data段

0000000001fa5000 132k rw--- [ anon ] #堆空间

00007f8188000000 10372k rw--- [ anon ]

00007f8188a21000 55164k ----- [ anon ]

00007f8190000000 10372k rw--- [ anon ]

……

00007f819ca21000 55164k ----- [ anon ]

00007f81a0000000 10372k rw--- [ anon ]

00007f81a0a21000 55164k ----- [ anon ]

00007f81a495d000 4k ----- [ anon ]

00007f81a495e000 8192k rw--- [ anon ] #栈空间

00007f81a6dfe000 10244k rw--- [ anon ]

00007f81a77ff000 4k ----- [ anon ]

00007f81a7800000 8192k rw--- [ anon ]

00007f81a8000000 10372k rw--- [ anon ]

00007f81a8a21000 55164k ----- [ anon ]

00007f81ac15c000 4k ----- [ anon ]

00007f81ac15d000 8192k rw--- [ anon ]

00007f81ac95d000 4k ----- [ anon ]

00007f81ac95e000 8192k rw--- [ anon ]

……

00007f81ae160000 4k ----- [ anon ]

00007f81ae161000 8192k rw--- [ anon ]

00007f81ae961000 1808k r-x-- libc-2.17.so

00007f81aeb25000 2044k ----- libc-2.17.so

00007f81aed24000 16k r---- libc-2.17.so

00007f81aed28000 8k rw--- libc-2.17.so #so data段

00007f81aed2a000 20k rw--- [ anon ] #so bss段

00007f81aed2f000 92k r-x-- libpthread-2.17.so

00007f81aed46000 2044k ----- libpthread-2.17.so

00007f81aef45000 4k r---- libpthread-2.17.so

00007f81aef46000 4k rw--- libpthread-2.17.so

00007f81aef47000 16k rw--- [ anon ]

00007f81aef4b000 136k r-x-- ld-2.17.so

00007f81af159000 12k rw--- [ anon ] #so link map

00007f81af169000 12k rw--- [ anon ]

00007f81af16c000 4k r---- ld-2.17.so

00007f81af16d000 4k rw--- ld-2.17.so

00007f81af16e000 4k rw--- [ anon ]

00007fff7eafc000 132k rw--- [ stack ]

00007fff7eb58000 8k r---- [ anon ]

00007fff7eb5a000 8k r-x-- [ anon ]

ffffffffff600000 4k r-x-- [ anon ] #syscall

total 532892k

实际表现

该要拿真实数据说话:我们挑了一个真实的环境对比。同样的进程coredump,文件大小从3.5g下降到了1.9g。

coredump空间缩小后,不影响推栈等功能:

在更为复杂的生产环境,实际优化幅度可以达到80%以上,业务抖动下降了30%。换句话说,在引用了新技术以后,封锁量减少,交通也就更顺畅了。

狄公问:元芳,此法可好?

元芳连连点头,啧啧称赞:minicoredump神也神也,狄公了不得、了不得啊!

作为高级助理的青囊,站在一旁,用衣袖一遍一遍擦拭罗盘,心里也乐开了花。半年后,狄公和元芳一行在清理大理寺档案库房,眼前已然不是堆叠成山的卷宗。得益于变薄的新卷宗,还腾挪出了一方天地,品茶说案,心旷神怡。

狄公戏问——

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在一旁的青囊正要开心,突然斥候送来一份搪报,狄公拆开看了,说道:官道上刚出了桩大案,影响甚大,我们要马上出发。青囊一惊,从梦中醒来,寻思着:官道?难道是新出了网络问题。欲知后事如何,且听下回分解。


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