JVM致命錯誤日誌(hs_err_pid.log)分析

當jvm出現致命錯誤時，會生成一個錯誤檔案 hs_err_pid<pid>.log，其中包括了導致jvm crash的重要資訊，可以通過分析該檔案定位到導致crash的根源，從而改善以保證系統穩定。當出現crash時，該檔案預設會生成到工作目錄下，然而可以通過jvm引數指定生成路徑（JDK6中引入）：

-XX:ErrorFile=./hs_err_pid<pid>.log

該檔案包含如下幾類關鍵資訊：

• 日誌標頭檔案
• 導致crash的執行緒資訊
• 所有執行緒資訊
• 安全點和鎖資訊
• 堆資訊
• 原生程式碼快取
• 編譯事件
• gc相關記錄
• jvm記憶體對映
• jvm啟動引數
• 伺服器資訊

下面用一個crash demo檔案逐步解讀這些資訊，以便大家以後碰到crash時方便分析。

日誌標頭檔案

日誌標頭檔案包含概要資訊，簡述了導致crash的原因。而導致crash的原因很多，常見的原因有jvm自身的bug，應用程式錯誤，jvm引數配置不當，伺服器資源不足，jni呼叫錯誤等。

現在參考下如下描述：

#
# 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
#

這裡一個重要資訊是“SIGSEGV(0xb)”表示jvm crash時正在執行jni程式碼，而不是在執行java或者jvm的程式碼，如果沒有在應用程式裡手動呼叫jni程式碼，那麼很可能是JIT動態編譯時導致的該錯誤。其中SIGSEGV是訊號名稱，0xb是訊號碼，pc=0x00007fb8b18fdc6c指的是程式計數器的值，pid=191899是程式號，tid=140417770411776是執行緒號。

PS：除了“SIGSEGV(0xb)”以外，常見的描述還有“EXCEPTION_ACCESS_VIOLATION”，該描述表示jvm crash時正在執行jvm自身的程式碼，這往往是因為jvm的bug導致的crash；另一種常見的描述是“EXCEPTION_STACK_OVERFLOW”，該描述表示這是個棧溢位導致的錯誤，這往往是應用程式中存在深層遞迴導致的。

還有一個重要資訊是：

# Problematic frame:

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

這表示出現crash時jvm正在執行的程式碼，這裡的“J”表示正在執行java程式碼，後面的表示執行的方法棧。除了“J”外，還有可能是“C”、“j”、“V”、“v”，它們分別表示：

• C: Native C frame
• j: Interpreted Java frame
• V: VMframe
• v: VMgenerated stub frame
• J: Other frame types, including compiled Java frames

加上前面對SIGSEGV(0xb)”的分析，現在可以斷定是JIT動態編譯導致的該錯誤。

查閱資料發現：

此異常是由於jdk JIT compiler optimization 導致，bug id 8021898，官網描述如下：

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這幾個版本都存在此bug，1.7.0_60後修復。可通過升級jdk解決此異常，可參考 http://bugs.java.com/view_bug.do?bug_id=8021898。

到這裡該問題已經分析出原因了，但是我們們可以再深入一步，分析下其它資訊。

導致crash的執行緒資訊

檔案下面是導致crash的執行緒資訊和該執行緒棧資訊，描述資訊如下：

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

以上表示導致出錯的執行緒是0x00007fb7b4014800（指標），執行緒型別是JavaThread，JavaThread表示執行的是java執行緒，關於該執行緒其它型別還可能是：

• VMThread：jvm的內部執行緒
• CompilerThread：用來呼叫JITing，實時編譯裝卸class 。 通常，jvm會啟動多個執行緒來處理這部分工作，執行緒名稱後面的數字也會累加，例如：CompilerThread1
• GCTaskThread：執行gc的執行緒
• WatcherThread：jvm週期性任務排程的執行緒，是一個單例物件。 該執行緒在JVM內使用得比較頻繁，比如：定期的記憶體監控、JVM執行狀況監控，還有我們經常需要去執行一些jstat 這類命令檢視gc的情況
• ConcurrentMarkSweepThread：jvm在進行CMS GC的時候，會建立一個該執行緒去進行GC，該執行緒被建立的同時會建立一個SurrogateLockerThread（簡稱SLT）執行緒並且啟動它，SLT啟動之後，處於等待階段。CMST開始GC時，會發一個訊息給SLT讓它去獲取Java層Reference物件的全域性鎖：Lock

後面的”catalina-exec-251″表示執行緒名，帶有catalina字首的執行緒一般是tomcat啟動的執行緒，“daemon”表示該執行緒為守護執行緒，再後面的“[_thread_in_Java”表示執行緒正在執行解釋或者編譯後的Java程式碼，關於該描述其它型別還可能是：

• _thread_in_native：執行緒當前狀態
• _thread_uninitialized：執行緒還沒有建立，它只在記憶體原因崩潰的時候才出現
• _thread_new：執行緒已經被建立，但是還沒有啟動
• _thread_in_native：執行緒正在執行原生程式碼，一般這種情況很可能是原生程式碼有問題
• _thread_in_vm：執行緒正在執行虛擬機器程式碼
• _thread_in_Java：執行緒正在執行解釋或者編譯後的Java程式碼
• _thread_blocked：執行緒處於阻塞狀態
• …_trans：以_trans結尾，執行緒正處於要切換到其它狀態的中間狀態

最後的“id=205044”表示執行緒ID，stack(0x00007fb58f435000,0x00007fb58f536000)表示棧區間。

“siginfo:si_signo=SIGSEGV: si_errno=0, si_code=1 (SEGV_MAPERR), si_addr=0x0000003f96dc9c6c”這部分是導致虛擬機器終止的非預期的訊號資訊：其中si_errno和si_code是Linux下用來鑑別異常的，Windows下是一個ExceptionCode。

所有執行緒資訊

再下面是執行緒資訊：

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]

資訊和上面介紹的類似，其中[_thread_blocked表示執行緒阻塞。

安全點和鎖資訊

再下面是安全點和鎖資訊：

VM state:not at safepoint (normal execution)

VM Mutex/Monitor currently owned by a thread: None

安全線資訊為正常執行，其它可能得描述還有：

• not at a safepoint：正常執行狀態
• at safepoint：所有執行緒都因為虛擬機器等待狀態而阻塞，等待一個虛擬機器操作完成
• synchronizing：一個特殊的虛擬機器操作，要求虛擬機器內的其它執行緒保持等待狀態

鎖資訊為未被執行緒持有，Mutex是虛擬機器內部的鎖，而Monitor則是synchronized鎖或者其它關聯到的Java物件。

堆資訊

再下面是堆資訊：

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

堆資訊包括：新生代、老生代、永久代資訊。這裡標識了使用CMS垃圾收集器。

下面的“Card table”表示一種卡表，是jvm維護的一種資料結構，用於記錄更改物件時的引用，以便gc時遍歷更少的table和root。

原生程式碼快取

再下面是原生程式碼快取資訊：

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

這是一塊用於編譯和儲存原生程式碼的記憶體；注意是原生程式碼，它和PermGen（永久代）是不一樣的，永久代是用來存放jvm和java類的後設資料的。

編譯事件

再下面是原生程式碼編譯資訊：

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，一共編譯了10次；其中包含org.apache.http.impl.cookie.BestMatchSpec::formatCookies的編譯；這和前面的結論相吻合。

gc相關記錄

再下面是gc執行記錄：

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次數為10次（full gc），然後後面描述了每次gc前後的記憶體資訊；看一看到並沒有記憶體不足等問題。

jvm記憶體對映

再下面是jvm載入的庫資訊：

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）

這些資訊是虛擬機器崩潰時的虛擬記憶體列表區域。它可以告訴你崩潰原因時哪些類庫正在被使用，位置在哪裡，還有堆疊和守護頁資訊。以列表中第一條為例介紹下：

• 00400000-00401000：記憶體區域
• r-xp：許可權，r/w/x/p/s分別表示讀/寫/執行/私有/共享
• 00000000：檔案內的偏移量
• 08:02：檔案位置的majorID和minorID
• 39454583：索引節點號
• /home/service/jdk1.7.0_55/bin/java：檔案位置

jvm啟動引數

再下面是jvm啟動引數資訊：

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引數，下面是系統的環境配置。

伺服器資訊

再下面是伺服器資訊：

/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）

上面是記憶體資訊，主要關注下swap資訊，看看有沒有使用虛擬記憶體；下面是cpu資訊。