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内存泄漏的场景

一般内存泄漏主要是slab内存泄漏，ion内存泄漏，私有页面内存泄漏

监控内存泄漏

先利用通用工具初步的排查是否有内存泄漏，首先排查用户态进程

监测用户态进程内存使用情况

watch -n 10 ps -p <PID> -o pid,rss,vsz,comm
watch -n 10 ps -C <进程名> -o pid,rss,vsz,comm

使用ps监控可能泄漏的进程，每10s扫描一遍看看rss，vsz，是否不断增加。

监测内核态内存使用情况

watch -n 10 free -m
               total        used        free      shared  buff/cache   available
内存：      31297        1404        4434          27       25457       29411
交换：       2047         842        1205
  • total：表示系统总的内存容量或交换空间大小，单位通常是 MB。
  • used：指当前已经被使用的内存或交换空间的量。
  • free：是指当前未被使用，可以立即分配给进程使用的内存或交换空间大小。
  • shared：显示的是多个进程共享的内存部分。
  • buff/cache：是系统用于缓存和缓冲的内存空间。
  • available：表示系统当前实际可用于分配给新进程或其他操作的内存量，它考虑了缓存和缓冲等因素对内存的影响，更能反映系统内存的实际可用情况。

监测available是否不断变小，来侧面判断是否有内存泄漏

静态扫描工具，sparse

apt install sparse -y
ARCH=arm64 CROSS_COMPILE=aarch64-linux-gnu- make C=1 -j8
ARCH=arm64 CROSS_COMPILE=aarch64-linux-gnu- make C=2 -j8
#make C=1 检查所有重新编译的代码
#make C=2 检查所有代码, 不管是不是被重新编译

用户态内存检测工具1，Valgrind

Valgrind 是一款功能强大且广泛使用的开源工具集，专为调试和分析程序而设计，尤其在检测内存相关问题和性能分析方面表现出色。

apt-get install valgrind -y
cat test.c 
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main() {
    int *ptr = (int *)malloc(sizeof(int));
    // 未释放内存
    return 0;
}

gcc -g -o test test.c
valgrind --leak-check=full ./test
==2676476== Memcheck, a memory error detector
==2676476== Copyright (C) 2002-2017, and GNU GPL'd, by Julian Seward et al.
==2676476== Using Valgrind-3.18.1 and LibVEX; rerun with -h for copyright info
==2676476== Command: ./test
==2676476== 
==2676476== 
==2676476== HEAP SUMMARY:
==2676476==     in use at exit: 4 bytes in 1 blocks
==2676476==   total heap usage: 1 allocs, 0 frees, 4 bytes allocated
==2676476== 
==2676476== 4 bytes in 1 blocks are definitely lost in loss record 1 of 1
==2676476==    at 0x4848899: malloc (in /usr/libexec/valgrind/vgpreload_memcheck-amd64-linux.so)
==2676476==    by 0x10915E: main (test.c:5)
==2676476== 
==2676476== LEAK SUMMARY:
==2676476==    definitely lost: 4 bytes in 1 blocks
==2676476==    indirectly lost: 0 bytes in 0 blocks
==2676476==      possibly lost: 0 bytes in 0 blocks
==2676476==    still reachable: 0 bytes in 0 blocks
==2676476==         suppressed: 0 bytes in 0 blocks
==2676476== 
==2676476== For lists of detected and suppressed errors, rerun with: -s
==2676476== ERROR SUMMARY: 1 errors from 1 contexts (suppressed: 0 from 0)

报告解读

1. 工具信息

==2676476== Memcheck, a memory error detector
==2676476== Copyright (C) 2002-2017, and GNU GPL'd, by Julian Seward et al.
==2676476== Using Valgrind-3.18.1 and LibVEX; rerun with -h for copyright info
==2676476== Command: ./test

表明使用的是 Valgrind 的 Memcheck 工具进行内存错误检测。
给出了 Valgrind 的版本信息（3.18.1）。
显示被检测的程序命令为 ./test。

2. 堆内存总结

==2676476== HEAP SUMMARY:
==2676476==     in use at exit: 4 bytes in 1 blocks
==2676476==   total heap usage: 1 allocs, 0 frees, 4 bytes allocated

in use at exit：程序结束时，堆上仍有 1 个内存块（1 blocks）未被释放，总共占用 4 字节（4 bytes）。
total heap usage：程序运行期间，总共进行了 1 次内存分配（1 allocs），0 次内存释放（0 frees），累计分配了 4 字节（4 bytes allocated）。

3. 内存泄漏详情

==2676476== 4 bytes in 1 blocks are definitely lost in loss record 1 of 1
==2676476==    at 0x4848899: malloc (in /usr/libexec/valgrind/vgpreload_memcheck-amd64-linux.so)
==2676476==    by 0x10915E: main (my_test.c:5)

definitely lost：明确指出存在 4 字节的内存泄漏，且是在 1 个内存块中。
at 0x4848899: malloc (in /usr/libexec/valgrind/vgpreload_memcheck-amd64-linux.so)：显示内存泄漏发生在 malloc 函数调用处。
by 0x10915E: main (my_test.c:5)：表明是在 main 函数的 my_test.c 文件的第 5 行调用 malloc 分配内存后，没有释放导致的内存泄漏。

4. 泄漏总结

==2676476== LEAK SUMMARY:
==2676476==    definitely lost: 4 bytes in 1 blocks
==2676476==    indirectly lost: 0 bytes in 0 blocks
==2676476==      possibly lost: 0 bytes in 0 blocks
==2676476==    still reachable: 0 bytes in 0 blocks
==2676476==         suppressed: 0 bytes in 0 blocks

definitely lost：明确丢失的内存，即确定存在内存泄漏的部分。
indirectly lost：间接丢失的内存，通常是由于直接丢失的内存引用了其他内存块导致的。
possibly lost：可能丢失的内存，Valgrind 不能确定是否真的泄漏。
still reachable：仍然可达的内存，程序结束时还能访问到，但没有被释放。
suppressed：被抑制的错误，通常是通过配置文件或选项忽略的错误。

5. 错误总结

==2676476== ERROR SUMMARY: 1 errors from 1 contexts (suppressed: 0 from 0)

报告显示总共检测到 1 个错误，且没有被抑制的错误。

用户态内存检测工具2，mtrace

  • mtrace 是一个用于检测 C 程序中内存泄漏问题的工具，它通过跟踪 malloc、calloc、realloc 和 free 等内存分配和释放函数的调用情况，帮助你找出未释放的内存块。

1. 包含必要的头文件

在你的 C 代码中，需要包含 <mcheck.h> 头文件，该头文件提供了 mtrace 和 muntrace 函数的声明。

#include <mcheck.h>

2. 启用内存跟踪

在程序的入口处（通常是 main 函数的开头）调用 mtrace 函数来启用内存跟踪功能。mtrace 函数可以接受一个参数，用于指定跟踪日志文件的路径；如果不指定参数，则默认将日志输出到环境变量 MALLOC_TRACE 所指定的文件中。

#include <mcheck.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main() {
    // 启用内存跟踪
    mtrace();

    // 分配内存
    char *ptr = (char *)malloc(100);
    if (ptr == NULL) {
        perror("malloc");
        return 1;
    }
    // 停止内存跟踪,muntrace();可以不使用
    // 这里故意不释放内存，模拟内存泄漏

    return 0;
}

3. 设置跟踪日志文件

在运行程序之前，需要设置 MALLOC_TRACE 环境变量，指定跟踪日志文件的路径。可以在终端中使用 export 命令来设置该环境变量。

export MALLOC_TRACE=./memory_trace.log

4. 编译和运行程序

使用 gcc 编译包含 mtrace 调用的 C 程序。

gcc -g -o my_test my_test.c
./my_test

5. 分析跟踪日志

mtrace my_test  ./memory_trace.log
Memory not freed:
-----------------
   Address     Size     Caller
0x0000000000602010     100  at my_test.c:10

内核态内存检测工具1,kmemleak

开启配置

CONFIG_DEBUG_KERNEL
CONFIG_DEBUG_FS
CONFIG_STACKTRACE
CONFIG_KALLSYMS
CONFIG_CRC32
CONFIG_DEBUG_KMEMLEAK_MEM_POOL_SIZE
CONFIG_DEBUG_KMEMLEAK
CONFIG_DEBUG_KMEMLEAK_AUTO_SCAN

上述配置是开机即开始扫描。如果有内存泄漏可以通过cat /sys/kernel/debug/kmemleak，开机会有如下log

dmesg | grep "kmemleak"
[    9.356806] kmemleak: Kernel memory leak detector initialized (mem pool available: 7452)
[    9.356814] kmemleak: Automatic memory scanning thread started

echo scan > /sys/kernel/debug/kmemleak
cat /sys/kernel/debug/kmemleak
echo off > /sys/kernel/debug/kmemleak

echo scan > /sys/kernel/debug/kmemleak：触发一次扫描
echo clear > /sys/kernel/debug/kmemleak：清除当前 kmemleak 记录的泄露信息
echo off > /sys/kernel/debug/kmemleak：关闭kmemleak（不可逆转的）
echo stack=off > /sys/kernel/debug/kmemleak：关闭task栈扫描
echo stack=on > /sys/kernel/debug/kmemleak：使能task栈扫描
echo scan=on > /sys/kernel/debug/kmemleak：启动自动内存扫描线程
echo scan=off > /sys/kernel/debug/kmemleak：停止自动内存扫描线程
echo scan=<secs> > /sys/kernel/debug/kmemleak：设置自动扫描线程扫描间隔，默认是600，设置0则是停止扫描
echo dump=<addr> > /sys/kernel/debug/kmemleak：dump某个地址的内存块信息，比如上面的echo dump=0xffffffc008efd200 > /sys/kernel/debug/kmemleak即可查看详细信息

内核态内存检测工具2，kasan

kasan配置开启

CONFIG_KASAN

如有内存泄漏或者错误会有log输出

本文标签： 步骤 内存 Kernel

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