利用linux的mtrace命令定位内存泄露(Memory Leak)

        一谈到内存泄露, 多数程序员都闻之色变。

        没错, 内存泄露很容易引入, 但很难定位。  

 

        以你我的手机为例(假设不经常关机), 如果每天泄露一些内存, 那么开始的一个星期, 你会发现手机好好的, 当内存泄露积累到一定程度,  那就是各种卡死了, 系统异常, 最后死机, 不得不重启。

        如果搞开发, 遇到内存泄露问题, 那就呵呵了。

        你可能先得花好几天来复现问题(泄露积累), 然后需要花好几天来定位问题和修改问题, 然后又要花好几天来验证问题, 而且, 很有可能没法一次改好, 上述流程又要循环了。 确实挺苦逼的。

 

        我个人认为, 在内存泄露问题上, 主动预防比被动定位要划算得多, 但无论你怎么预防, 总有掉链子的时候, 所以, 有时候不得不去被动定位内存泄露。

 

        在本文中, 暂不谈论手机内存泄露问题的定位, 仅仅介绍一个有用的linux小命令:mtrace(memory trace), 它可以用来协助定位内存泄露。 搞开发的, 应该或多或少地听说过mtrace.

 

        下面, 我们来看看程序:

#include <stdio.h>

int main()
{
        setenv("MALLOC_TRACE", "taoge.log", "1");
        mtrace();

        int *p = (int *)malloc(2 * sizeof(int));

        return 0;
}

       有的朋友要说了, 一眼就能看出内存泄露啊。 但是, 当程序大了之后, 怎能仅仅依靠肉眼? 好, mtrace该出场了。

 

 

        编译:

        gcc -g -DDEBUG test.c   (千万要注意, -g不可漏掉, 否则, 虽然最后能定位到内存泄露, 但却找不到在代码的第几行。由于我代码中没有Debug宏控制, 所以编译时, -DDEBUG是可以省略的, 因此, 直接写成gcc -g test.c即可)

 

        运行:

        ./a.out

 

        定位:

        mtrace a.out taoge.log

 

        结果:

       可以看到, 有内存泄露,且正确定位到了代码的行数。

 

       我们想一下mtrace函数/命令的原理, 其实也很简单, 无非就是记录每一对malloc/free的调用情况, 从这个意义上来讲, mtrace替代了部分我们的眼睛, 紧紧地盯着malloc/free, 所以能看到泄露还是不泄露啊。

 

 

       说明一下:

       我的linux上并没有安装mtrace命令, 所以无法调试, 在网友Jukay的帮助下, 我才接触到shiyanlou这个优秀的在线工具, 地址是:https://www.shiyanlou.com/ , 大家不需要注册, 直接用QQ登录即可, 上面的过程就是在shiyanlou中做的。 没有linux环境的朋友们, 以后就可以在这上面玩了, 不要再扯理由说没有linux环境啦。 再次感谢Jukay介绍这么优秀的在线工具。

 

       OK,  本文先写到这里, 后续会继续介绍一些与linux有关的基本调试工具和方法。

 

 

 


 

<think>我们正在处理一个关于嵌入式Linux系统内存泄漏定位和解决的问题。根据用户的问题和提供的引用,我们可以整合以下步骤:引用[1]和[2]提到了使用Valgrind工具来检测内存泄漏,但需要注意的是,Valgrind在嵌入式系统中可能因为资源限制而难以运行。不过,如果嵌入式设备性能足够,可以尝试交叉编译Valgrind并在目标板上运行。引用[3]提供了通过/proc文件系统查看进程内存状态的方法,这对于嵌入式系统是可行的,因为/proc是内核提供的虚拟文件系统,不占用额外资源。因此,我们可以分步骤进行:1. **使用/proc文件系统监控内存**:通过定期检查进程的VmRSS(实际驻留内存)等指标,观察内存是否持续增长,从而判断是否存在内存泄漏。2. **使用Valgrind工具**:如果嵌入式设备资源允许,使用Valgrind进行详细检测。3.**其他工具**:如mtrace、dmalloc等,这些工具可能更适合资源受限的嵌入式环境。具体步骤: ###1.初步判断内存泄漏使用`/proc/PID/status`或`/proc/PID/statm`来监控进程的内存使用情况。例如,编写一个脚本定期记录目标进程的VmRSS(实际物理内存使用量): ```bash#假设目标进程的PID为1234whiletrue;docat/proc/1234/status |grep VmRSS >>memory_log.txtsleep10done```如果观察到VmRSS持续增长,则可能存在内存泄漏。###2.使用mtrace(轻量级工具)mtrace是glibc自带的工具,可以在嵌入式系统中使用。步骤: -在程序中包含`mcheck.h`,并在程序开始时调用`mtrace()`。-设置环境变量`MALLOC_TRACE`指定输出文件。-运行程序,然后使用`mtrace`工具分析。示例代码: ```c#include<mcheck.h>int main() {mtrace();//开启内存跟踪//...程序代码return0; }```编译运行:```bashexportMALLOC_TRACE=/tmp/mtrace.log./your_program```然后使用`mtrace`工具分析: ```bashmtrace./your_program$MALLOC_TRACE> mtrace_report.txt```注意:mtrace只能跟踪malloc/free等,不能跟踪其他内存分配方式。###3.使用Valgrind(如果设备性能允许)交叉编译Valgrind并移植到目标板,然后运行: ```bashvalgrind --leak-check=full --track-origins=yes--show-reachable=yes./your_program```但是,Valgrind会显著降低程序运行速度,且占用较多内存,在资源紧张的嵌入式设备上可能不适用。 ###4.使用dmallocdmalloc是一个轻量级的内存调试库,适用于嵌入式系统。步骤:-交叉编译dmalloc库。-在程序中包含`dmalloc.h`,并链接dmalloc库。 -设置环境变量控制dmalloc行为。示例:```c#include <dmalloc.h>int main() {//...程序代码return0;} ```编译时链接dmalloc库,运行前设置环境变量:```bashexportDMALLOC_OPTIONS=debug=0x3,log=/tmp/dmalloc.log./your_program```然后查看日志文件。 ###5.分析代码如果以上工具不可用,可以手动检查代码: -重点检查动态内存分配(malloc/calloc)和释放(free)是否成对出现。 -注意资源释放(如文件描述符、套接字等)是否遗漏。 ###解决步骤1.定位泄漏点:通过工具定位到泄漏的内存分配位置。2.修复代码:确保每次分配后都有正确释放。3.回归测试:修复后再次使用工具检测。根据嵌入式系统的资源限制,推荐先尝试使用/proc文件系统监控和mtrace或dmalloc。相关问题:1.如何在资源受限的嵌入式系统中使用Valgrind?2.除了内存泄漏,还有哪些常见的内存问题?3.如何通过代码审查避免内存泄漏?</think>### 嵌入式Linux系统内存泄漏定位与解决指南 #### 一、初步定位内存泄漏 1. **监控进程内存变化** 使用`/proc`文件系统实时监控可疑进程的内存占用: ```bash # 获取目标进程PID(示例为demo_app) pidof demo_app # 或 ps aux | grep demo_app # 每5秒记录内存状态(持续观察VmRSS增长) watch -n 5 "cat /proc/$(pidof demo_app)/status | grep -E 'VmRSS|VmData|VmStk'" ``` - **关键指标** - `VmRSS`:实际物理内存占用(含共享库) - `VmData`:堆内存使用量 - `VmStk`:栈内存使用量 - 若`VmRSS`或`VmData`持续增长,可能存在泄漏[^3] 2. **分析内存映射细节** 通过`smaps`查看详细内存分配: ```bash cat /proc/$(pidof demo_app)/smaps > memory_map.txt ``` 重点关注`[heap]`段的匿名内存块(Anonymous)大小变化。 #### 二、专业工具检测 根据嵌入式系统资源选择工具: | 工具 | 适用场景 | 使用方式 | |-------------|-----------------------------------|------------------------------| | **Valgrind** | 设备性能较强(>100MHz CPU, >128MB RAM) | `valgrind --leak-check=full --track-origins=yes ./your_app`[^1][^2] | | **mtrace** | glibc环境轻量检测 | 代码添加`mtrace()`+分析日志 | | **dmalloc** | 资源受限设备 | 链接调试库+环境变量配置 | **Valgrind嵌入式移植步骤**: 1. 交叉编译Valgrind: ```bash ./configure --host=arm-linux-gnueabihf --prefix=/opt/valgrind make && make install ``` 2. 拷贝到设备并运行: ```bash # 设备端执行(需调试符号) /opt/valgrind/bin/valgrind --leak-check=full ./demo_app ``` **mtrace快速使用**: ```c #include <mcheck.h> int main() { mtrace(); // 开启跟踪 /* ...存在泄漏的代码... */ muntrace(); // 关闭跟踪 } ``` 运行后分析日志: ```bash export MALLOC_TRACE=mtrace.log ./demo_app mtrace demo_app mtrace.log ``` #### 三、泄漏修复策略 1. **定位泄漏点** - Valgrind输出示例: ``` ==1234== 40 bytes in 1 blocks are definitely lost ==1234== at 0x486C998: malloc (vg_replace_malloc.c:381) ==1234== by 0x109254: create_object (module.c:42) ``` 明确指示`module.c`第42行未释放内存 2. **修复方法** - 匹配每个`malloc`/`calloc`与`free` - 使用**RAII机制**(资源获取即初始化) - 复杂场景使用**引用计数** - 检查资源释放路径(如错误处理分支) #### 四、嵌入式优化技巧 1. **资源受限设备替代方案** - 自定义内存分配器:覆写`malloc/free`并添加跟踪代码 - 内核`kmemleak`:启用内核配置`CONFIG_DEBUG_KMEMLEAK` ```bash echo scan > /sys/kernel/debug/kmemleak # 触发检测 cat /sys/kernel/debug/kmemleak # 查看报告 ``` 2. **预防性开发实践** - 静态代码分析:使用`cppcheck`或`Coverity` - 单元测试注入:模拟内存分配失败场景 - 内存池技术:固定大小对象预分配 > **关键原则**:嵌入式设备优先选择轻量级工具(如`/proc`监控 + `mtrace`),高性能设备可使用完整Valgrind套件[^2][^3]。 --- ### 相关问题 1. Valgrind在资源受限的嵌入式设备上如何优化运行效率? 2. 除了内存泄漏,嵌入式Linux还有哪些常见内存问题? 3. 如何通过修改内核配置增强内存泄漏检测能力? 4. 在无调试符号的嵌入式环境中如何定位内存泄漏? 5. 共享库引起的内存泄漏如何精准定位? [^1]: Valgrind基础用法及参数详解 [^2]: 嵌入式内存检测工具选型指南 [^3]: `/proc`文件系统内存分析原理与实践
评论 13
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值