kmemleak检测内存泄漏

原创于 2025-07-15 16:52:59 发布 · 373 阅读

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kmemleak

kmemleak 是 Linux 内核中用于检测内核内存泄漏（memory leak）的工具，工作方式类似于用户空间中的垃圾回收器标记-扫描算法。它能帮助开发者查找在内核中分配但未释放、也没有任何引用指针指向的内存区域。

工作原理

分配跟踪：对内核中某些常见的内存分配函数（如 kmalloc, vmalloc, kmem_cache_alloc 等）打钩，记录每一次分配的地址、大小、调用栈信息。
引用扫描：周期性扫描内核中已知的根（如全局变量、任务栈、slab缓存等），查找指向上述分配内存的指针。
未被引用的对象：如果某块内存不能从任何已知根中访问到，认为它“可能”泄漏，并标记为 leak。

启用方式

编译内核时打开 kmemleak 选项：

CONFIG_DEBUG_KMEMLEAK=y
CONFIG_DEBUG_KMEMLEAK_DEFAULT_OFF=n

启动参数添加：

kmemleak=on

确认内核是否编译支持 kmemleak

zcat /proc/config.gz | grep KMEMLEAK

你应该看到这些配置：

CONFIG_DEBUG_KMEMLEAK=y
CONFIG_DEBUG_KMEMLEAK_DEFAULT_OFF=n

使用方法

mount -t debugfs debugfs /sys/kernel/debug
echo scan > /sys/kernel/debug/kmemleak
cat /sys/kernel/debug/kmemleak

检测到泄漏时，你会看到类似输出：

unreferenced object 0xffff908c436a4380 (size 128):
  comm "insmod", pid 104, jiffies 4295071470 (age 28.527s)
  hex dump (first 32 bytes):
    70 65 72 2f 30 00 00 00 00 00 00 00 69 4e 72 2a  per/0.......iNr*
    00 00 00 00 00 00 00 00 10 be b5 be ff ff ff ff  ................
  backtrace:
    [<(____ptrval____)>] 0xffffffffc017b022
    [<(____ptrval____)>] do_one_initcall+0x3f/0x1c0
    [<(____ptrval____)>] do_init_module+0x46/0x220
    [<(____ptrval____)>] __do_sys_init_module+0x158/0x190
    [<(____ptrval____)>] do_syscall_64+0x35/0x80
    [<(____ptrval____)>] entry_SYSCALL_64_after_hwframe+0x6c/0xd6

提供一份人为引发memleak的demo

#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/slab.h>

static void *leak_ptr;

static int __init leak_init(void)
{
    pr_info("Leak demo: loading module\n");

    leak_ptr = kmalloc(128, GFP_KERNEL);  // 分配 128 字节，不释放
    if (!leak_ptr)
        return -ENOMEM;

    pr_info("Allocated memory at %px (not freeing it)\n", leak_ptr);
    return 0;
}

static void __exit leak_exit(void)
{
    pr_info("Leak demo: unloading module\n");

    // kfree(leak_ptr); // 故意不释放 leak_ptr -> 制造内存泄漏

    pr_info("Leaked memory at %px\n", leak_ptr);
}

module_init(leak_init);
module_exit(leak_exit);

MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("Joshua Zhong");
MODULE_DESCRIPTION("Deliberate memory leak for kmemleak test");