HDFS FileSystem 导致的内存泄露

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一、问题描述

ftp程序读取windows本地文件写入HDFS，5天左右程序重启一次，怀疑是为OOM挂掉，马上想着就分析 GC日志了。

### 打印gc日志
/usr/java/jdk1.8.0_162/bin/java  \
  -Xmx1024m -Xms512m -XX:+UseG1GC -XX:MaxGCPauseMillis=100 \
  -XX:-ResizePLAB -verbose:gc -XX:-PrintGCCause -XX:+PrintAdaptiveSizePolicy \
  -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCDateStamps -Xloggc:/hadoop/datadir/windeploy/log/ETL/DS/gc.log-`date +'%Y%m%d%H%M'` \
  -classpath $jarPath com.winnerinf.dataplat.ftp.FtpUtilDS

程序分配内存 1024M ，从gc日志可以看出，old区域的占用大小一直从100M上升到了1G，后面频繁的fullGc，但是释放的空间并不多，最后程序由于内存空间不足导致OOM。

我们使用 jmap 命令将该进程的 JVM 快照导出来进行分析：

jmap -dump:live,format=b,file=dump.hprof PID

这个命令会在当前目录下生成一个dump.hrpof文件，这里是二进制的格式，你不能直接打开看的，其把这一时刻JVM堆内存里所有对象的快照放到文件里去了，供你后续去分析。

Memory Analyzer Mat下载地址：Eclipse Memory Analyzer Open Source Project | The Eclipse Foundation

https://kangll.blog.csdn.net/article/details/130222759?spm=1001.2014.3001.5502https://kangll.blog.csdn.net/article/details/130222759?spm=1001.2014.3001.5502**Mat 工具给出了两个问题：**

问题一

"org.apache.hadoop.fs.FileSystem$Cache"”的一个实例文件系统被"sun.misc.Launcher$AppClassLoader @ 0xc04e9290"加载。占用208,987,664字节(20.36%)。内存在“"org.apache.hadoop.fs.FileSystem$Cache"”的一个实例中累积。文件系统被程序"sun.misc.Launcher$AppClassLoader @ 0xc04e9290"加载。

问题二

7,670个“org.apache.hadoop.conf.Configuration”实例。配置”，由“sun.misc”加载。"sun.misc.Launcher$AppClassLoader @ 0xc04e9290" 占用813,527,552字节(79.25%)。这些实例是从"java.util.HashMap$Node[]",的一个实例中引用的。由"<系统类加载器>"加载。

二、问题定位和源码分析

问题的源头在于 org.apache.hadoop.fs.FileSystem 这个类，程序运行了5天， conf 类就产生了几千个实例。这些实例虽然占用的大小不大，但是每产生一个FileSystem实例时，它都会维护一个Properties对象(Hashtable的子类)，用来存储hadoop的那些配置信息。hadoop的配置有几百个很正常，因此一个FileSystem实例就会对应上百个的Hashtable$Entity实例，就会占用大量内存。

为什么会有如此多的FileSystem实例呢？

以下是我们获取FIleSystem的方式：

Configuration conf = new Configuration();
conf.set("fs.hdfs.impl", "org.apache.hadoop.hdfs.DistributedFileSystem");
conf.set("fs.file.impl", "org.apache.hadoop.fs.LocalFileSystem");
FileSystem fileSystem = FileSystem.get(conf);

FileSystem.get底层是有使用缓存的，因此我们在每次使用完并没有关闭fileSystem，只是httpfs服务关闭时才去关闭FileSystem。

/****************************************************************
* 
* </ol>
*****************************************************************/
@SuppressWarnings("DeprecatedIsStillUsed")
@InterfaceAudience.Public
@InterfaceStability.Stable
public abstract class FileSystem extends Configured
implements Closeable, DelegationTokenIssuer {
  public static final String FS_DEFAULT_NAME_KEY =
  CommonConfigurationKeys.FS_DEFAULT_NAME_KEY;
  public static final String DEFAULT_FS =
  CommonConfigurationKeys.FS_DEFAULT_NAME_DEFAULT;
  /**
   * 获取这个URI的方案和权限的文件系统
   *  如果配置有属性{@code "fs.$SCHEME.impl.disable。缓存"}设置为true，
   *  将创建一个新实例，并使用提供的URI和进行初始化配置，然后返回而不被缓存
   * 
   *  如果有一个缓存的FS实例匹配相同的URI，它将被退回
   *  否则:将创建一个新的FS实例，初始化配置和URI，缓存并返回给调用者。
   */
  public static FileSystem get(URI uri, Configuration conf) throws IOException {
        String scheme = uri.getScheme();
        String authority = uri.getAuthority();
        if (scheme == null && authority == null) {     // use default FS
      return get(conf);
    }
        if (scheme != null && authority == null) {     // no authority
      URI defaultUri = getDefaultUri(conf);
      if (scheme.equals(defaultUri.getScheme())    // if scheme matches default
            && defaultUri.getAuthority() != null) {  // & default has authority
          return get(defaultUri, conf);              // return default
        }
    }
        //  //如果cache被关闭了，每次都会创建一个新的FileSystem
        String disableCacheName = String.format("fs.%s.impl.disable.cache", scheme);
        if (conf.getBoolean(disableCacheName, false)) {
      LOGGER.debug("Bypassing cache to create filesystem {}", uri);
      return createFileSystem(uri, conf);
    }
        return CACHE.get(uri, conf);
     }
  /** Caching FileSystem objects. */
  static class Cache {
    // ....
    FileSystem get(URI uri, Configuration conf) throws IOException{
      // key 的问题 ，详细我们看下 Key 
      Key key = new Key(uri, conf);
      return getInternal(uri, conf, key);
    }
  }
     /**
     *如果键映射到实例，则获取FS实例，如果没有找到FS，则创建并初始化FS。
    * 如果这是映射中的第一个条目，并且JVM没有关闭，那么它会注册一个关闭钩子来关闭文件系统，并将这个FS添加到{@code toAutoClose}集合中，
     * 如果{@code " FS .automatic。Close "}在配置中设置(默认为true)。
     */
    private FileSystem getInternal(URI uri, Configuration conf, Key key)
        throws IOException{
      FileSystem fs;
      synchronized (this) {
        fs = map.get(key);
      }
      if (fs != null) {
        return fs;
      }
      fs = createFileSystem(uri, conf);
      final long timeout = conf.getTimeDuration(SERVICE_SHUTDOWN_TIMEOUT,
          SERVICE_SHUTDOWN_TIMEOUT_DEFAULT,
          ShutdownHookManager.TIME_UNIT_DEFAULT);
      synchronized (this) { // refetch the lock again
        FileSystem oldfs = map.get(key);
        if (oldfs != null) { // a file system is created while lock is releasing
          fs.close(); // close the new file system
          return oldfs;  // return the old file system
        }
        // now insert the new file system into the map
        if (map.isEmpty()
                && !ShutdownHookManager.get().isShutdownInProgress()) {
          ShutdownHookManager.get().addShutdownHook(clientFinalizer,
              SHUTDOWN_HOOK_PRIORITY, timeout,
              ShutdownHookManager.TIME_UNIT_DEFAULT);
        }
        fs.key = key;
        map.put(key, fs);
        if (conf.getBoolean(
            FS_AUTOMATIC_CLOSE_KEY, FS_AUTOMATIC_CLOSE_DEFAULT)) {
          toAutoClose.add(key);
        }
        return fs;
      }
    }
}

我们服务的fs.%s.impl.disable.cache并没有开启，因此肯定有使用cache。所以问题很可能是Cache的key判断有问题。

 /** FileSystem.Cache.Key */
    static class Key {
      final String scheme;
      final String authority;
      final UserGroupInformation ugi;
      final long unique;   // an artificial way to make a key unique
      Key(URI uri, Configuration conf) throws IOException {
        this(uri, conf, 0);
      }
      Key(URI uri, Configuration conf, long unique) throws IOException {
        scheme = uri.getScheme()==null ?
            "" : StringUtils.toLowerCase(uri.getScheme());
        authority = uri.getAuthority()==null ?
            "" : StringUtils.toLowerCase(uri.getAuthority());
        this.unique = unique;
        this.ugi = UserGroupInformation.getCurrentUser();
      }
      @Override
      public int hashCode() {
        return (scheme + authority).hashCode() + ugi.hashCode() + (int)unique;
      }
      static boolean isEqual(Object a, Object b) {
        return a == b || (a != null && a.equals(b));
      }
      @Override
      public boolean equals(Object obj) {
        if (obj == this) {
          return true;
        }
        if (obj instanceof Key) {
          Key that = (Key)obj;
          return isEqual(this.scheme, that.scheme)
                 && isEqual(this.authority, that.authority)
                 && isEqual(this.ugi, that.ugi)
                 && (this.unique == that.unique);
        }
        return false;
      }
      @Override
      public String toString() {
        return "("+ugi.toString() + ")@" + scheme + "://" + authority;
      }
    }

我们使用 Mat工具看下对象对比 scheme ，authority，ugi 的哈希值

查看外部应用对象

java.util.HashMap$Node @ 0xc6756200
java.util.HashMap$Node @ 0xca5f51f8

我们集群开启了kerberos配置，可以看到 UGI对象的 hashCode不一样。

我们来看下 UGI类

  public static FileSystem get(final URI uri, final Configuration conf,
        final String user) throws IOException, InterruptedException {
    String ticketCachePath =
      conf.get(CommonConfigurationKeys.KERBEROS_TICKET_CACHE_PATH);
      //这里每次获取的ugi的hashcode都不一样
    UserGroupInformation ugi =
        UserGroupInformation.getBestUGI(ticketCachePath, user);
    return ugi.doAs(new PrivilegedExceptionAction<FileSystem>() {
      @Override
      public FileSystem run() throws IOException {
        return get(uri, conf);
      }
    });
  }
  // UserGroupInformation.getBestUGI
  public static UserGroupInformation getBestUGI(
      String ticketCachePath, String user) throws IOException {
    if (ticketCachePath != null) {
      return getUGIFromTicketCache(ticketCachePath, user);
    } else if (user == null) {
      return getCurrentUser();
    } else {
        //最终走到这里
      return createRemoteUser(user);
    }    
  }
  // UserGroupInformation.createRemoteUser
  public static UserGroupInformation createRemoteUser(String user, AuthMethod authMethod) 
  {
    if (user == null || user.isEmpty()) {
      throw new IllegalArgumentException("Null user");
    }
    Subject subject = new Subject();
    subject.getPrincipals().add(new User(user));
    UserGroupInformation result = new UserGroupInformation(subject);
    result.setAuthenticationMethod(authMethod);
    return result;
  }

虽然使用cache，但是由于Key的判断问题，所以基本每次请求都会生成一个新的实例，就会出现内存泄露的问题。

ugi对象的不同是由于我们获取FileSystem时指定了用户有关，我们开启了 Kereros 而且指定了用户，根据下图的 UGI 对象可以看出每次请求都会生成一个新的实例，就会出现内存泄露的问题。。

最后我们再看下程序的DEBUG日志：

2022-12-22 09:49:35  INFO [main] (HDFS.java:384) - FileSystem is
2022-12-22 09:49:35 DEBUG [IPC Parameter Sending Thread #0] (Client.java:1122) - IPC Client (1861781750) connection to hdp103/192.168.2.152:8020 from winner_spark@WINNER.COM sending #9 org.apache.hadoop.hdfs.protocol.ClientProtocol.getFileInfo
2022-12-22 09:49:35 DEBUG [IPC Client (1861781750) connection to hdp103/192.168.2.152:8020 from winner_spark@WINNER.COM] (Client.java:1176) - IPC Client (1861781750) connection to hdp103/192.168.2.152:8020 from winner_spark@WINNER.COM got value #9
2022-12-22 09:49:35 DEBUG [main] (ProtobufRpcEngine.java:249) - Call: getFileInfo took 1ms
2022-12-22 09:49:35 DEBUG [main] (UserGroupInformation.java:254) - hadoop login
2022-12-22 09:49:35 DEBUG [main] (UserGroupInformation.java:187) - hadoop login commit
2022-12-22 09:49:35 DEBUG [main] (UserGroupInformation.java:199) - using kerberos user:winner_spark@WINNER.COM
2022-12-22 09:49:35 DEBUG [main] (UserGroupInformation.java:221) - Using user: "winner_spark@WINNER.COM" with name winner_spark@WINNER.COM
2022-12-22 09:49:35 DEBUG [main] (UserGroupInformation.java:235) - User entry: "winner_spark@WINNER.COM"
2022-12-22 09:49:35  INFO [main] (UserGroupInformation.java:1009) - Login successful for user winner_spark@WINNER.COM using keytab file /etc/security/keytabs/winner_spark.keytab
2022-12-22 09:49:35 DEBUG [IPC Parameter Sending Thread #0] (Client.java:1122) - IPC Client (1861781750) connection to hdp103/192.168.2.152:8020 from winner_spark@WINNER.COM sending #10 org.apache.hadoop.hdfs.protocol.ClientProtocol.getListing
2022-12-22 09:49:35 DEBUG [IPC Client (1861781750) connection to hdp103/192.168.2.152:8020 from winner_spark@WINNER.COM] (Client.java:1176) - IPC Client (1861781750) connection to hdp103/192.168.2.152:8020 from winner_spark@WINNER.COM got value #10
2022-12-22 09:49:35 DEBUG [main] (ProtobufRpcEngine.java:249) - Call: getListing took 15ms
2022-12-22 09:49:35 DEBUG [IPC Parameter Sending Thread #0] (Client.java:1122) - IPC Client (1861781750) connection to hdp103/192.168.2.152:8020 from winner_spark@WINNER.COM sending #11 org.apache.hadoop.hdfs.protocol.ClientProtocol.getListing
2022-12-22 09:49:35 DEBUG [IPC Client (1861781750) connection to hdp103/192.168.2.152:8020 from winner_spark@WINNER.COM] (Client.java:1176) - IPC Client (1861781750) connection to hdp103/192.168.2.152:8020 from winner_spark@WINNER.COM got value #11
2022-12-22 09:49:35 DEBUG [main] (ProtobufRpcEngine.java:249) - Call: getListing took 10ms
2022-12-22 09:49:35  INFO [main] (HDFS.java:279) - Get a list of files and sort them by access time!
2022-12-22 09:49:35  INFO [main] (FtpUtilDS.java:192) - ----------- not exist rename failure file ---------------

程序DEBUG 日志也显示每次IPC 遍历HDFS的文件的时候kerberos 还会进行一次登录。虽然fileSystem使用cache，但是由于Key的判断问题，所以基本每次请求都会生成一个新的实例，就会出现内存泄露的问题。

可以得出如果指定了用户，每次都会构造一个新的Subject，因此计算出来的UserGroupInformation的hashcode不一样。这样也最终导致FileSystem的Cache不生效。

** 基于以上的分析，我将过去的旧代码做稍微修改：**

Configuration conf = null;
FileSystem fileSystem = null;
....
finally {
            if (fileSystem != null) {
                fileSystem.close();
                conf.clear();
            }
        }

我们再看程序运行了两个多月没有重启，查看堆内存发现在新生代大部分的对象被回收，而且老年代占用内存持续维持在 10% 以下，至此问题解决。

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标签： jvm FileSystem MAT

本文转载自: https://blog.csdn.net/qq_35995514/article/details/130273664
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HDFS FileSystem 导致的内存泄露

一、问题描述

二、问题定位和源码分析

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