linux內存泄露檢測

㈠ linux基礎組件之內存泄漏檢測

內存泄漏是編程語言中，特別是沒有自動垃圾回收（GC）的語言中常見問題。核心原因在於分配內存後，程序未能正確調用釋放內存的函數，導致分配與釋放不匹配，形成「有分配沒有釋放」的指針，從而產生內存泄漏。例如，代碼片段中分配了兩個s1大小的內存塊，由 p1 與 p2 指向，但僅釋放了 p1，p2 沒有釋放，形成內存泄漏。

內存泄漏會逐漸消耗程序的虛擬內存，導致進程堆的內存越來越少，直至耗盡，影響後續代碼的正常分配，甚至導致程序崩潰。

解決內存泄漏主要有兩種策略：引入垃圾回收機制或精準定位內存泄漏代碼行。引入垃圾回收機制可徹底解決內存泄漏問題，但可能犧牲語言的性能優勢。而精準定位內存泄漏的核心在於檢測和定位代碼中導致內存泄漏的行。

在實際應用中，檢測內存泄漏通常依賴工具或技巧。如使用addr2line工具將地址轉換為文件名和行號，有助於定位內存泄漏發生的具體代碼位置。addr2line工具能將地址轉換為符號信息，並且提供兩種操作模式，支持在管道中轉換動態選擇的地址。

另外，Linux系統提供了多個函數用於地址轉換，如dladdr1()函數，它能將地址轉換為符號信息，包括共享對象和符號的詳細信息。

內存泄漏檢測實現通常通過「劫持」內存分配和釋放函數（如malloc、free）進行跟蹤，如使用mtrace()和muntrace()函數安裝和禁用hook，收集內存分配與釋放的信息，或者通過宏定義封裝分配和釋放函數，記錄相關操作。

在檢測內存泄漏時，可以採用mtrace方法，通過設置MALLOC_TRACE環境變數並調用mtrace()和muntrace()函數，實現內存分配與釋放的跟蹤。這種方法需要配置文件，確保在編譯時添加-g參數，並使用addr2line工具定位泄漏位置。

另一種方法是使用宏定義封裝，將內存分配與釋放操作替換為自定義函數，記錄相關操作。這種方法簡單但僅適用於單文件程序。

還有一些更高級的技巧，如使用hook技術，通過替換系統級函數（如__libc_malloc和__libc_free）的實現，添加自定義行為以檢測內存泄漏。此方法通常結合使用__builtin_return_address()函數，避免函數調用中的遞歸問題，同時利用addr2line工具定位泄漏發生的具體代碼位置。

總之，內存泄漏檢測是通過跟蹤內存分配與釋放行為，定位導致泄漏的代碼行，從而發現並解決內存泄漏問題。現代工具和技巧如mtrace、hook、宏定義等，為開發人員提供了強大的檢測和管理內存泄漏的手段。同時，通過「熱更新」策略，開發人員可以在需要時啟用內存泄漏檢測，以最小化其對程序性能的影響。

㈡ linux kernel內存泄漏檢測工具之slub debug

本文聚焦於Linux內核中slub debug工具的內存泄漏檢測方法。slub debug是專門用於跟蹤slub內存分配（如kmalloc）的調試工具，這部分內存使用頻繁，包含內存踩踏和use after free等異常處理。由於slub debug的檢測效果不及kas（在分配和釋放時檢查不同標記的內存，存在不及時發現問題的局限），本文主要關注其內存泄漏定位策略。

請注意，盡管文中slub和slab名稱有所混用，實際Linux版本中默認使用slub。slab命名與slub或slab的區別取決於內核配置，即是否啟用CONFIG_SLUB。實驗和分析基於CONFIG_SLUB=y。

SLUB_DEBUG配置與調試工具

為了定位內存泄漏，可以使用內核自帶的slabinfo小工具。該工具能快速識別泄漏類型。調試節點的設置允許對特定類型的slub內存泄漏進行監控。

SLUBDEBUG原理

SLUB_DEBUG原理涉及slub內存分配的基本流程，包括內存的分配、使用和釋放。檢測內存泄漏的方法則是通過監控SUnreclaim size的變化。如果在一段時間內SUnreclaim size增量超過預設閾值（如600M），則表明存在內存泄漏。

測試驗證與定位泄漏

測試時，可以通過記錄啟動時的SUnreclaim size並每隔一段時間重新測量，以檢測內存泄漏。通過slabinfo或使用slabinfo工具分析泄漏的slub類型。然後，開啟指定類型的slub內存泄漏調試，並通過分析alloc_traces文件定位泄漏調用棧及次數。

小結與優化

開啟SLUB_DEBUG配置（默認打開CONFIG_SLUB_DEBUG）對性能無顯著影響，但無法在出現問題後動態開啟。對於問題復現概率低的情況，商用版本應謹慎開啟slub泄漏檢測，避免對用戶內存造成過大影響。優化方案包括利用vendor hook機制動態修改kmalloc_caches，實現針對kmalloc的動態調試。

參考資源包括極致Linux內核、SLUB DEBUG原理、git.kernel.org等，提供了關於Linux內存管理的深入分析，幫助理解內存泄漏檢測工具與策略。