Linux内核内存泄漏怎么办
linux内核内存泄漏怎么搞?
1、kmemleak介绍
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。
2、如何使用kmemleak
2.1 内核配置
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
2.2 用户空间配置
我们要想使用kmemleak，需要挂在debugfs，来查看泄露的情况。
进入文件系统后，进行挂载：
mount -t debugfs nodev /sys/kernel/debug/ # 挂在debugfs
设置扫描时间：
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
查看泄露情况：
cat /sys/kernel/debug/kmemleak # 查看内存泄露情况
其他指令：
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
2.3 通过linux启动参数控制开关
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。
3、kmemleak原理
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：
将所有对象标记为白色（最后剩余的白色对象将被视为孤立对象）
从数据段和堆栈开始扫描内存，根据红黑树中存储的地址信息来检查值，如果找到指向白色对象的指针，则添加到灰色列表
扫描灰色列表以查找地址匹配的对象，直到灰色列表完成
剩下的白色对象被视为孤立对象，并通过/sys/kernel/debug/kmemleak进行报告
4、kmemleak api接口
kmemleak_init - 初始化 kmemleakkmemleak_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
5、kmemleak特殊情况
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。
6、kmemleak验证
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/kmemleakunreferenced 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: [] 0xffffffffc01d2036 [] do_one_initcall+0x41/0x1df [] do_init_module+0x55/0x200 [] load_module+0x203c/0x2480 [] __do_sys_finit_module+0xba/0xe0 [] do_syscall_64+0x43/0x110 [] entry_syscall_64_after_hwframe+0x44/0xa9...
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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。
2、如何使用kmemleak
2.1 内核配置
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
2.2 用户空间配置
我们要想使用kmemleak，需要挂在debugfs，来查看泄露的情况。
进入文件系统后，进行挂载：
mount -t debugfs nodev /sys/kernel/debug/ # 挂在debugfs
设置扫描时间：
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
查看泄露情况：
cat /sys/kernel/debug/kmemleak # 查看内存泄露情况
其他指令：
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
2.3 通过linux启动参数控制开关
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。
3、kmemleak原理
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：
将所有对象标记为白色（最后剩余的白色对象将被视为孤立对象）
从数据段和堆栈开始扫描内存，根据红黑树中存储的地址信息来检查值，如果找到指向白色对象的指针，则添加到灰色列表
扫描灰色列表以查找地址匹配的对象，直到灰色列表完成
剩下的白色对象被视为孤立对象，并通过/sys/kernel/debug/kmemleak进行报告
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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。
6、kmemleak验证
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/kmemleakunreferenced 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: [] 0xffffffffc01d2036 [] do_one_initcall+0x41/0x1df [] do_init_module+0x55/0x200 [] load_module+0x203c/0x2480 [] __do_sys_finit_module+0xba/0xe0 [] do_syscall_64+0x43/0x110 [] entry_syscall_64_after_hwframe+0x44/0xa9...
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