chi's blog

在实际的 C++ 开发中，我们经常会遇到诸如程序运行中突然崩溃、程序运行所用内存越来越多最终不得不重启等问题，这些问题往往都是内存资源管理不当导致的。有些内存资源已经被释放，但指向它的指针并没有改变指向（成为了野指针），并且后续还在使用；有些内存资源已经被释放，后期又试图再释放一次（重复释放同一块内存会导致程序运行崩溃）；没有及时释放不再使用的内存资源，造成内存泄漏，程序占用的内存资源越来越多。C/C++什么是内存泄露，内存泄露如何避免？

最近翻阅笨叔的《奔跑吧Linux内核》卷2，发现了一个非常好用的ARM64的实验平台，这里对部署流程做一个记录。使用“O0"来编译内核。在主机中编译内核。使用QEMU来加载系统。使用GDB单步调试内核和Debian系统。使用ARM64版本的Debian系统的根文件系统。在线安装Debian软件包。支持在虚拟机里动态编译内核模块。支持主机和虚拟机共享文件。

上述案例中发生崩溃的原因是"BUG: unable to handle kernel NULL pointer dereference at 0000000000000050"，即内核发生了不能处理的空指针引用。为堆栈信息中RIP所指地址。在输出信息中我们可以看到触发宕机的代码在oops_test.c文件的第16行。堆栈中RDI，RSI分别指向了传入的第一个，第二个参数。结合代码我们可以看到，传入的两个参数类型分别是。参数的地址由堆栈中的。

Kdump是一种基于kexec的Linux内核崩溃捕获机制，简单来说系统启动时会预留一块内存，当系统崩溃调用命令kexec(kdump kernel)在预留的内存中启动kdump内核，该内核会将此时内存中的所有运行状态和数据信息收集到一个coredump文件中以便后续分析调试。

perf是一款Linux性能分析工具，内置在Linux内核的一个Linux性能分析框架中，利用CPU、性能检测单元（Performance Monitoring Unit，PMU）和软件计数（如软件计数器和跟踪点）等进行性能分析。快速定位和解决系统性能问题。它可以收集程序运行时的性能数据，包括CPU、内存、IO等方面的信息，并提供详细的性能分析和报告。生成程序的调用图，记录程序中函数之间的调用关系，并提供详细的调用图分析和报告。

当程序运行的过程中异常终止或崩溃，操作系统会将程序当时的内存状态记录下来，保存在一个文件中，这种行为就叫做Core Dump（中文有的翻译成“核心转储”)。我们可以认为 core dump 是“内存快照”，但实际上，除了内存信息之外，还有些关键的程序运行状态也会同时 dump 下来，例如寄存器信息（包括程序指针、栈指针等）、内存管理信息、其他处理器和操作系统状态和信息。

Note: Linux原始镜像为vmlinux，后续可能是Image、Image.gz、uImage镜像, 处理过程是。CONFIG_INITRAMFS_SOURCE这里填写你自己的路径地址。如果编译时出现上述报错，sudo su 切换root用户即可。这里可以根据自己的需要选择不同的CPU进行仿真调试。

首先kprobe是最基本的探测方式，是实现后两种的基础，它可以在任意的位置放置探测点（就连函数内部的某条指令处也可以），它提供了探测点的调用前、调用后和内存访问出错3种回调方式，分别是pre_handler、post_handler和fault_handler，其中pre_handler函数将在被探测指令被执行前回调，post_handler会在被探测指令执行完毕后回调（注意不是被探测函数），fault_handler会在内存访问出错时被调用；2、一般情况下，可以探测内核中的任何函数，包括中断处理函数。

Ftrace 是 Linux 官方提供的跟踪工具，在 Linux 2.6.27 版本中引入。Ftrace 可在不引入任何前端工具的情况下使用，让其可以适合在任何系统环境中使用。特定内核函数调用的频次 （function）内核函数在被调用的过程中流程（调用栈） （function + stack）内核函数调用的子函数流程（子调用栈）（function graph）由于抢占导致的高延时路径等性能分析器，用来提供统计和直方图数据（需要 CONFIG_ FUNCTION_PROFILER=y）

作为 eBPF 最重大的改进之一，一次编译到处执行（简称 CO-RE）解决了内核数据结构在不同版本差异导致的兼容性问题。不过，在使用 CO-RE 之前，内核需要开启和这两个编译选项。

eBPF（extened Berkeley Packet Filter）是一种内核技术，它允许开发人员在不修改内核代码的情况下运行特定的功能。eBPF 的概念源自于 Berkeley Packet Filter（BPF），后者是由贝尔实验室开发的一种网络过滤器，可以捕获和过滤网络数据包。2014 年eBPF 随 Linux 3.18 首次限量发布，充分利用 eBPF 至少需要 Linux 4.4 以上版本。