JDK Flight Recorder — 저비용 상시 프로파일링

지난 글에서 스레드 덤프로 한 시점의 스레드 상태를 봤습니다. 힙 덤프도, 스레드 덤프도 결국 스냅샷 — 한 장의 사진입니다. 하지만 “처리량이 30분에 걸쳐 서서히 떨어졌다”, “특정 시간대에만 pause가 튄다” 같은 시간에 걸친 문제는 사진 한 장으로는 안 잡힙니다. 영상이 필요합니다. 그 영상을 거의 공짜로 찍어 주는 도구가 JDK Flight Recorder(JFR) 입니다. JVM에 내장돼 있고, 오버헤드가 약 1% 수준이라 운영 환경에서 상시 켜둘 수 있습니다. 이번 글은 JFR이 어떻게 그렇게 가벼운지, 무엇을 기록하는지, 어떻게 기록을 뜨는지를 정리합니다.

JFR이란 — JVM에 내장된 블랙박스

JFR은 JVM 자체가 자신의 내부 이벤트(GC, 객체 할당, 락 경합, 예외, 메서드 샘플 등)를 시간순으로 기록하는 기능입니다. 항공기의 블랙박스처럼 “평소엔 조용히 돌다가, 문제가 생기면 그 직전까지의 기록을 꺼내 보는” 용도에 맞춰 설계됐습니다. 원래 상용 기능이었지만 JDK 11부터 오픈소스(OpenJDK)에 포함되어 누구나 무료로 씁니다.

JFR의 가장 큰 강점은 오버헤드입니다. 외부 프로파일러는 JVM에 에이전트를 붙이고 샘플링을 위해 스레드를 멈추거나 바이트코드를 손대 부하가 큽니다. JFR은 JVM 내부에서 이미 발생하는 이벤트를 받아 적기만 하므로 부담이 작습니다. 비결은 버퍼 구조에 있습니다.

이벤트는 먼저 스레드마다 따로 있는 thread-local 버퍼에 쌓입니다. 스레드가 자기 버퍼에만 쓰므로 락 경합이 없습니다. 이 버퍼가 차면 공용 global 버퍼로 모이고, 다시 주기적으로 .jfr 파일로 내려갑니다. global 버퍼는 고정 크기 ring buffer라, 가득 차면 가장 오래된 이벤트를 덮어씁니다. 그래서 메모리 사용량이 예측 가능하고, “최근 N분”을 항상 손에 쥔 채로 돌 수 있습니다.

무엇을 기록하나

JFR이 기록하는 이벤트는 수백 종에 달하지만, 진단에서 자주 보는 카테고리는 정해져 있습니다.

특히 메서드 샘플과 객체 할당 이벤트가 강력합니다. 메서드 샘플은 주기적으로 스택을 떠서 “CPU 시간을 어디서 쓰는지”를 알려주고(핫스팟 파악), 할당 이벤트는 “어떤 코드가 어떤 객체를 얼마나 만드는지”를 알려줘 GC 압력의 근원을 추적하게 해 줍니다. 락 경합 이벤트는 어떤 모니터에서 스레드들이 얼마나 오래 막히는지를 누적으로 보여 줘, 단발 스레드 덤프로는 놓치는 간헐적 경합을 잡아냅니다.

기록 뜨기

JFR은 두 가지 방식으로 켤 수 있습니다. 시작 시 플래그로 켜거나, 운영 중 jcmd로 동적으로 시작/덤프할 수 있습니다.

# 1) 시작 시 켜기 — 종료 시 .jfr 저장
java -XX:StartFlightRecording=duration=60s,filename=rec.jfr -jar app.jar

# 2) 운영 중 jcmd로 시작 (이름을 붙여둔다)
jcmd <pid> JFR.start name=diag settings=profile

# 3) 지금까지의 기록을 파일로 덤프 (계속 기록은 유지)
jcmd <pid> JFR.dump name=diag filename=/var/dumps/diag.jfr

# 4) 기록 중지
jcmd <pid> JFR.stop name=diag

settings에는 보통 두 프로파일을 씁니다. default는 오버헤드가 거의 없어(약 1%) 상시 운영에 적합하고, profile은 샘플링 빈도를 높여 더 자세하지만 오버헤드가 조금 더 큽니다 — 문제를 좁혀 들어갈 때 잠깐 켭니다.

실무 패턴은 상시 기록 + 덤프 온디맨드입니다. default 설정으로 ring buffer를 계속 돌리다가, 이상 징후가 보이면 그 순간 JFR.dump로 직전 기록을 떠냅니다. 블랙박스처럼 “사건 직전”이 항상 남아 있는 셈입니다.

JFR 기록(.jfr)은 그 자체로는 바이너리라 사람이 읽기 어렵습니다. jfr print rec.jfr로 텍스트로 풀어 볼 수도 있지만, 실전 분석은 다음 글에서 다룰 JDK Mission Control(JMC) 같은 GUI 도구로 합니다. JFR이 “기록”, JMC가 “재생·분석” 역할입니다.

정리

• JFR은 JVM에 내장된 저오버헤드(~1%) 이벤트 기록기다. JDK 11부터 오픈소스로 누구나 쓴다.
• 스냅샷(힙/스레드 덤프)과 달리 시간축으로 연속 기록해, 서서히 나빠지거나 간헐적인 문제를 잡는다.
• 비결은 스레드-로컬 버퍼 → global ring buffer → .jfr 구조. 락 경합 없이, 메모리는 고정 크기로 예측 가능하다.
• GC·할당·락 경합·메서드 샘플·I/O·예외를 기록한다. 특히 할당·메서드 샘플이 GC 압력과 CPU 핫스팟 추적에 강력하다.
• -XX:StartFlightRecording 또는 jcmd ... JFR.start/dump로 뜬다. 상시 기록 + 온디맨드 덤프가 실무 패턴이다.
• 기록된 .jfr은 다음 글의 JDK Mission Control로 분석한다.

---

지난 글: 스레드 덤프 — 멈춘 스레드와 데드락 진단

다음 글: JDK Mission Control — JFR 기록 분석

읽어주셔서 감사합니다. 😊