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이번시간에는 Thread dump와 Heap dump에 대해서 알아보고 실제로 덤프를 떠서 분석해보도록 하겠다.

Dump?

dump라는 단어의 정의는 아래와 같다.

타동사

1. 내버리다, 뒤집어서 비우다, 짐을 부리다.

2. (컴퓨터) 시스템에 저장된 정보를 복사하다.

명사

1. 더미.

2. 쓰레기장, 집적소.

3. (컴퓨터) 시스템에 저장된 정보를 복사하여 뽑은 것. 또는 그와 같은 일.

파생어: dump car, dumping, dump truck

https://ko.wiktionary.org/wiki/dump

여기에서 사용되는 뜻은 시스템에 저장된 정보를 복사하여 뽑은 것. 또는 그와 같은 일이다. 일종의 snapshot 개념인데 주로 분석 최적화에 많이 쓰인다. DB dump, Thread dump 등이 있다.

Thread Dump

Thread Dump가 무엇이고 필요한 이유가 무엇일까?

프로세스에 속한 모든 thread들의 상태를 기록한것.
여기서 말하는 thread들 중 일부는 JVM 내부 thread 이고 일부는 실행중인 애플리케이션의 thread임
Thread dump는 발생된 문제들을 진단, 분석하고 jvm 성능 최적화하는데 필요한 정보를 보여줌
예를들어서 Thread dump는 자동으로 데드락을 표시함

데드락의 사전적 의미

운영체제 혹은 소프트웨어의 잘못된 자원 관리로 인하여 둘 이상의 프로세스(심하면 운영체제 자체도 포함해서)가 함께 멈추어 버리는 현상을 말한다.

https://namu.wiki/w/Deadlock

우리나라말로 교착상태라고 함

데드락은 두 개 이상의 Thread에서 작업을 완료하기 위해 상대의 작업이끝나기를 기다림

Thread dump는 위에서 설명한 것처럼 주로 데드락이나 성능문제가 있을때 사용한다. 아래는 데드락을 발생시키는 간단한 java 코드이다.

package me.sup2is.exam;

public class TestDeadlockExample1 {

    public static void main(String[] args) {
        final String resource1 = "ratan jaiswal";
        final String resource2 = "vimal jaiswal";
        // t1 tries to lock resource1 then resource2
        Thread t1 = new Thread(() -> {
            synchronized (resource1) {
                System.out.println("Thread 1: locked resource 1");

                try {
                    Thread.sleep(100);
                } catch (Exception e) {
                }

                synchronized (resource2) {
                    System.out.println("Thread 1: locked resource 2");
                }
            }
        });

        // t2 tries to lock resource2 then resource1
        Thread t2 = new Thread(() -> {
            synchronized (resource2) {
                System.out.println("Thread 2: locked resource 2");

                try {
                    Thread.sleep(100);
                } catch (Exception e) {
                }

                synchronized (resource1) {
                    System.out.println("Thread 2: locked resource 1");
                }
            }
        });


        t1.start();
        t2.start();
    }
}

Thread Dump 떠보기

jstack이라는 도구를 사용해서 thread dump를 시도해보자. 일단 별도로 분석할만한게 없다면 위에서 언급한 데드락을 발생시키는 코드를 직접 실행해서 데드락을 발생시켜보자.

이후에 jstack이라는 도구를 사용할껀데 이 도구의 위치는 %JAVA_HOME%/bin 디렉토리에 위치하고있다.

jstack을 사용하기 위해서는 프로세스의 pid를 알아야하는데 pid를 간단하게 알고싶다면 %JAVA_HOME%/bin에서 다음 명령어를 입력해보자.

jps -mv

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사진이 생각보다 작아서 잘 안보이는데 맨앞에 2968이 pid다.

이런식으로 pid를 알아냈다면 다음 명령어로 thread dump를 분석해보자.

jstack -l <PID>


# 파일로 출력하기
jstack -l <PID> > dump.txt

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로그 하단부분에 이런식으로 데드락발생 부분을 표시해주는것을 확인할 수 있다.

Thread Dump분석 툴

Thread Dump를 단순히 로그로만 분석하기에는 불편할 수 있다. 따라서 별도의 분석 툴을 이용할 수 있는데 여기에서는 간단하게 https://fastthread.io/를 사용한 분석을 할 예정이다. 조금 더 다양한 분석 툴에 대한 정보는 https://blog.leocat.kr/notes/2016/03/07/java-dump-analyze-tool 여기에서 확인할 수 있다.

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dump.txt를 알아서 분석해주어 thread group, dead lock 정보 등등 다양한 방법으로 분석을 도와주고 있다.

Heap Dump

특정 시점에 JVM heap 영역에 있는 모든 개체의 스냅샷
일반적으로 알고 있는 JVM 구조에서 heap영역을 생각하면 됨
GC가 힙에서 불필요한 객체를 제거하지 못하는경우 Java VisualVM을 사용하여 해당 객체에 대한 정보를 얻어낼 수 있음

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Heap Dump 떠보기

heap dump는 jmap이라는 도구를 사용할 예정이다. 이 도구 역시 pid를 알아야하기 때문에 위에서 언급한 jps로 간단하게 확인할 수 있다.

jps는 %JAVA_HOME%/bin에서 찾을 수 있다.

jps -mv

20201029_094506

이제 jmap으로 heap dump를 얻어보자.

# 실시간 분석하기
jmap -heap <PID>

# 파일로 출력하기
jmap -dump:format=b,file=<FILE_OUTPUT> <PID>

참고로 heap dump의 기본확장자는 .hprof 이다.

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나는 heap dump 분석을 위해 아래와 같이 100만개의 UUID를 갖는 LinkedList를 생성했다.

package me.sup2is.exam;

import java.util.LinkedList;
import java.util.List;
import java.util.UUID;

public class TestHeapDump {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {

        List<String> list = new LinkedList<>();

        for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
            list.add(UUID.randomUUID().toString());
        }

        System.out.println("initial");

        Thread.sleep(30000);

    }
}

Java Visual VM

Java VisualVM은 heapdump 분석, 프로세스와 메모리 모니터링, Thread 모니터링 등등 여러 기능을 지원한다.

관련된 정보와 다운로드는 https://visualvm.github.io/index.html에서 확인할 수 있다.

VisualVM을 실행시킨뒤 heap dump 파일을 분석해보자.

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1.File > Load에서 이전에 생성한 .hprof 파일을 불러들인다.

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2.여러개의 정보가 나오는데 Classes by Number of Instances에서 view all을 클릭하면 heap 내부 전체 Object들을 확인할 수 있다.

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3.heap 내부에서 위에서 생성한 100만개의 UUID를 갖는 LinkedList를 확인할 수 있다.

마무리

Thread Dump와 Heap Dump는 데드락, 성능이슈 및 분석에 굉장히 탁월한 도구이다. 이 포스팅에서는 매우 간단하게 알아봤지만 VisualVM 과 같은 도구들이 실제 실무 애플리케이션에 성능개선에 굉장히 많은 도움이 될 것 같다.

포스팅은 여기까지 하겠습니다. 퍼가실때는 출처를 반드시 남겨주세요!

References