在Linux
内核开发中,Kmemleak
是一种用于检测内核中内存泄漏的工具。
内存泄漏指的是程序中已经不再使用的内存没有被妥善地释放,导致内存的浪费。内核中的内存泄漏同样会导致系统性能下降、系统崩溃等问题。
Kmemleak
能够检测内核中的内存泄漏,通过检测内核中未被释放但又无法找到其使用位置的内存,进一步定位、修复内存泄漏的问题。
在用户空间,我们常用
Valgrind
来检测;在内核空间,我们常用
Kmemleak
来检测。
内核打开相应配置:
CONFIG_DEBUG_KMEMLEAK
:Kmemleak
被加入到内核CONFIG_DEBUG_KMEMLEAK_EARLY_LOG_SIZE
设置为16000
:该参数为记录内存泄露信息的内存池,越大记录信息越多。CONFIG_DEBUG_KMEMLEAK_DEFAULT_OFF
:Kmemleak
默认开关状态依赖的配置:
CONFIG_DEBUG_KERNEL
:打开内核调试功能CONFIG_DEBUG_FS
:需要借助到debugfs
CONFIG_STACKTRACE
:记录进程的堆栈信息
我们要想使用Kmemleak
,需要挂在debugfs
,来查看泄露的情况。
mount -t debugfs nodev /sys/kernel/debug/ # 挂在debugfs
echo scan=10 > /sys/kernel/debug/kmemleak # 10S扫描一次
默认内存泄露检测时间为
10min
,上面设置为10s
一次
cat /sys/kernel/debug/kmemleak # 查看内存泄露情况
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 #关闭任务栈扫描
echo stack=on > /sys/kernel/debug/kmemleak #使能任务栈扫描
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= > /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= > /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
Kmemleak
的默认开关状态可以通过CONFIG_DEBUG_KMEMLEAK_DEFAULT_OFF
配置来控制,当然也可以通过向Linux
内核启动参数中加入kmemleak=off
来控制。
Kmemleak
提供了一种跟踪垃圾回收器tracing garbage collector的原理,来检测内核中存在的内存泄露,其不同之处在于:孤立的对象并没有被释放掉,而是通过/sys/kernel/debug/kmemleak
仅仅被报告。
这种方法同样应用于
Valgrind
中,不过该工具主要用于检测用户空间不同应用的内存泄露情况。在用户空间,我们常用
Valgrind
来检测应用进程;在内核空间,我们常用
Kmemleak
来检测内核代码。
通过kmalloc()
、vmalloc()
、kmem_cache_alloc()
等函数分配内存时,会跟踪指针,堆栈等信息,将其存储在一个红黑树中。
同时跟踪相应的释放函数调用,并从kmemleak
数据结构中删除指针。
简单理解:相当于追踪内存分配相关接口,记录分配内存的首地址,堆栈大小等信息,在内存释放阶段将其删除。
我们通过查看相关内核文档可知,内存泄露检测的扫描算法步骤如下:
kmemleak_init - 初始化 kmemleak
kmemleak_alloc - 内存块分配通知
kmemleak_alloc_percpu - 通知 percpu 内存块分配
kmemleak_vmalloc - 通知 vmalloc() 内存分配
kmemleak_free - 通知内存块释放
kmemleak_free_part - 通知释放部分内存块
kmemleak_free_percpu - 通知 percpu 内存块释放
kmemleak_update_trace - 更新对象分配堆栈跟踪
kmemleak_not_leak - 将对象标记为非泄漏
kmemleak_ignore - 不扫描或报告对象泄漏
kmemleak_scan_area - 在内存块内添加扫描区域
kmemleak_no_scan - 不扫描内存块
kmemleak_erase - 擦除指针变量中的旧值
kmemleak_alloc_recursive - 作为kmemleak_alloc,但检查递归性
kmemleak_free_recursive - 作为kmemleak_free,但检查递归性
漏报:真正内存泄露了,但是未报告,因为在内存扫描期间找到的值指向此类对象。为了减少误报的数量,kmemleak
提供了kmemleak_ignore
,kmemleak_scan_area
,kmemleak_no_scan
和kmemleak_erase
功能
误报:实际没有泄露,但是却错误的报告了内存泄露。kmemleak
提供了kmemleak_not_leak
功能。
内核也提供了一个示例:kmemleak-test
模块,该模块用以判断是否打开了Kmemleak
功能。通过配置CONFIG_DEBUG_KMEMLEAK_TEST
选项可以选择。
# modprobe kmemleak-test
# echo scan > /sys/kernel/debug/kmemleak
# cat /sys/kernel/debug/kmemleak
unreferenced object 0xffff89862ca702e8 (size 32):
comm "modprobe", pid 2088, jiffies 4294680594 (age 375.486s)
hex dump (first 32 bytes):
6b 6b 6b 6b 6b 6b 6b 6b 6b 6b 6b 6b 6b 6b 6b 6b kkkkkkkkkkkkkkkk
6b 6b 6b 6b 6b 6b 6b 6b 6b 6b 6b 6b 6b 6b 6b a5 kkkkkkkkkkkkkkk.
backtrace:
[<00000000e0a73ec7>] 0xffffffffc01d2036
[<000000000c5d2a46>] do_one_initcall+0x41/0x1df
[<0000000046db7e0a>] do_init_module+0x55/0x200
[<00000000542b9814>] load_module+0x203c/0x2480
[<00000000c2850256>] __do_sys_finit_module+0xba/0xe0
[<000000006564e7ef>] do_syscall_64+0x43/0x110
[<000000007c873fa6>] entry_SYSCALL_64_after_hwframe+0x44/0xa9
...
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