IntelliJ profiler 소개 (with JFR)

Bonjugi·2025년 2월 1일

전통적인 진단도구 JFR (+JMC) 간단 소개

이러한 JVM 정보들이 필요할수가 있다.
메모리 누수, 경합현상, 병목현상을 해결할때 도움이 된다.

  1. CPU 사용량 분석
  2. 메모리 사용량 추적 (Heap, GC 이벤트 등)
  3. 스레드 동작 분석
  4. JVM 내부 이벤트 모니터링
  5. 네트워크, 파일 I/O, JDBC 호출 추적
  6. ...

이럴 때 필요한것이 진단도구 이다.
오라클 핫스폿 JVM은 기본적으로 JFR 을 제공하고 있고, 녹화된 파일을 JMC 같은 도구로 분석할수 있다.
즉 두 도구는 세트로 봐도 된다.

  1. JFR(java fligth recorder) // 녹화도구
  2. JMC(java mission control) // GUI 분석기

두 도구를 소개하는 페이지들을 뭐라 딱 정의해서 부르지 않고 페이지마다 제각각 이더라.
블랙박스, 진단도구, 심층분석기, 프로파일러, 이벤트수집도구.. 여기선 그냥 진단도구 라고 하겠다.

진단 하기 까지 과정은 약간 번거롭다.
도구 사용법 자체가 어렵다기 보다는, JMC는 따로 설치가 필요하기도 하고, JFR 명령어 숙지도 해야한다.
생소한 확장자의 파일도 다뤄야 한다.

  1. 어플리케이션 실행
  2. JFR 실행
  3. 분석하고자 하는 핸들러 실행
  4. JFR 종료 (녹화파일인 .jfr 파일이 생성된다)
  5. .jfr 파일을 JMC 에서 실행하여 확인

아무튼 위 절차를 마치면 JMC 를 통해서 프로파일링(심층분석) 이 가능해진다.

참고로 JFR의 키 피쳐중 하나는, 이미 실행중인 Jvm에 대해서도 pid만 있으면 녹화가 가능하다는 것이다.
또한 대부분의 이벤트의 경우 오버헤드가 거의 없다고 한다. (참고)
즉, 실행중인 인스턴스에서 .jfr 만 추출해오면 로컬에서 얼마든지 분석할수가 있다.

$ jcmd <pid> JFR.start name=Recording1 settings=default 
$ jcmd <pid> JFR.dump filename=recording.jfr
$ jcmd <pid> JFR.stop

물론 어플리케이션 실행 시점에 옵션을 줘서 함께 실행 시킬수도 있다.
얼마나 오래 실행시킬지 등의 옵션이 있는데, 마찬가지로 man 보는건 번거롭다.

-XX:StartFlightRecording:disk=true,\
filename=svc/sandbox/service.jfr,\
maxage=12h,\
settings=profile

요약하자면, JFR + JMC 는 JVM을 심층분석 할수 있는 진단 도구로, 매우 유용하지만 약간 번거로운 도구이다.

IntelliJ Profiler 소개

IntelliJ Profiler는 내장 되어있는 진단도구 이다.
이걸로 손쉽게 진단할수 있어서 JFR + JMC 를 대체할수 있다.

특장점 :
1. JFR 관련 커맨드라인 명령어를 몰라도 된다.
2. .jfr 파일이 어디에 떨어지고 어디 넣어야 되는지 몰라도 된다. (내부적으론 JFR을 쓰고있다)
2. JMC 같은 모니터 도구 설치가 필요 없다.
3. IDEA 내에서 소스코드와 곁들여 볼수있다.

자세한 설명은 아래를 참고할수 있다.

IntelliJ Profiler 핸즈온

그저 아래와 같이 간단하게 옵션 실행시키면 진단이 시작 된다.

또는 이미 실행중인 프로세스를 녹화도 가능하다.
아래와 같이 Attatch.. 를 누르면 된다.
JFR 소개 에서 설명했듯, 이미 실행중인 프로세스의 PID 를 이용해 녹화를 시작하는 개념이다.
눈썰미가 좋은분들은 보셨겠지만 메모리스냅샷, 덤프, 라이브차트 기능도 있으며 하나같이 매우 유용한 기능이다.

JMC에 비해 차별화된 장점은, 에디터에서 어느 구간이 병목인지 시각적으로 볼수 있다는 것이다.

전반의 자세한 설명은 아래 튜토리얼 링크로 대체한다.
디버깅 해가는 과정을 익힐수 있으니 도움이 될것이다.

위 튜토리얼에 소개되지 않았으나, 내생각에 매우 유용한 기능들을 몇개 더 소개 해본다.

메모리 보기 기능

아래 코드는 static 변수에 무한으로 계속 밀어넣는 코드이다.
당연히 메모리 사용량은 계속 늘어날 것이다.
이때는 다음과 같이 메모리 할당 기준으로 스위치해서 보면 용이하다.

라이브로 메모리와 CPU를 추적할수 있다. Heap Memory는 계속 늘어만 가는 모습을 볼수 있다.

jvm events 도 볼수 있다.
GC가 몇번 일어났는지도 볼수 있어서 메모리릭을 추적하는데 도움이 될수 있다.

아쉽게도 메이저 gc 여부는 안보이는것 같다. 또한 old 영역은 사이즈도 안보이는것 같다.
시간을 더 길게 테스트 해보면 다른 특이점을 볼수 있을것 같기도 하다.
heap 메모리 크기를 아주 작게 해둔다던지 테스트를 여러 방법으로 해볼순 있을듯 하다.

코드는 참고차 첨부하니 재현이 필요하면 참고 바란다.

public class MemoryLeakExample {
    private static final List<byte[]> memoryLeakList = new ArrayList<>();

    public static void main(String[] args) {
        while (true) {
            byte[] leak = new byte[1024 * 1024]; // 1MB 배열 생성
            memoryLeakList.add(leak);
            System.out.println("Allocated: " + memoryLeakList.size() + " MB");

            try {
                Thread.sleep(100); // 0.1초 대기
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

스냅샷 기능 (덤프 및 분석)

실행중인 jvm 에 대해 이렇게 스냅샷을 찍을수도, 덤프를 뜰수도 있다.

물론 덤프를 분석할수도 있다.
역시나 byte[] 용량이 압도적으로 큰것을 볼수있다.

JFR과 JMC는 과거의 유산 아니었나?

내 오랜 기억에선 JFR과 JMC는 인기가 없었다.
일단 가장 큰 이유로는 유료였다. (8까진 유료, 11부터 오픈소스화 되었다)
그리고 효용성이 별로 없었다.

  • 예전과 달리 스케일아웃이 너무 쉬워져서 심층분석 해가며 최적화를 할 일이 없어짐 (roi가 안나옴)
  • 메모리 릭 등 서버가 뻗는것을 잡아내는데 매우 유용하지만, 이런 케이스는 대체로 힙덤프로 검사했음
  • 심층분석은 1개 jvm 에 대해서만 가능하다는 한계점
    • 때문에 cpu/mem 같은 간단한 리소스 분석은 뉴렐릭이나 데이터독같은 통합 모니터링 도구에 의존하거나,
    • aws 같은데서 인스턴스 메트릭을 너무쉽게 제공해줌

하지만 현재까지도 계속 관리 되고있는 피쳐라서 신뢰가 간다.
자바14 부터는 .jfr 파일을 스트리밍하여 뉴렐릭같은 통합모니터링 도구가 가져갈수 있도록 api가 추가 되었다.

자바21 부터는 터미널에서도 간편하게 볼수 있도록 view command 가 나왔다고 한다.

마치며

JFR, JMC 는 병목현상을 추적하거나 메모리릭을 잡는데는 여전히 유용한 도구이다.
하지만 모니터링 GUI 도구 설치와 CLI 명령어를 숙지해야 하는 등 사용이 번거로우니 Intellij 프로파일러를 써보는것도 좋겠다.
특히 IDEA에 통합되어 추적 가능하단것은 JMC 는 가질수 없는 큰 혜택이다.

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