Linux内核内存问题定位

¶定位linux内存异常问题思路

¶内存访问异常

• 空指针访问：常见，易解决
• “踩内存”：对不属于你的内存进行读写，难点在于踩内存发生的时间与程序崩溃的时间没有任何关系

¶被踩内存/踩内存的关系分类

1. 越界踩内存
   定义或申请的内存小了
2. 使用已释放的内存
   释放掉的内存又被使用
3. 随机踩内存（最难排查）
   踩坏的位置与使用的内存没有直接关系，每次崩溃的情况可能都不一样

¶被踩坏内存的位置分类

1. 堆踩坏
   malloc/new/kmalloc/vmalloc申请的内存
2. 栈踩坏
3. 全局变量踩坏

¶被踩坏内存的内容分类

1. 字符串
2. 指针
3. 随机值

¶测试手法分类

1. 测试某些模块
2. 测试某些场景

¶多次复现观察的结果分类

1. 踩坏位置固定
   用MMU保护，产生段错误，抓到发生问题时的调用栈
2. 踩坏位置的内存类型固定
   位置在变，但总是堆或栈内存被踩坏

¶Backtrace介绍及使用

程序异常退出时，列出当前函数调用关系

博通使用的glibc支持backtrace；MTK/RTL的MIPS平台使用uclibc，占用内存小但没有backtrace。

ARM平台，进程要接管SIGSEGV信号处理。

需要一些编译选项：

• -rdynamic
• -funwind-tables
• -ffunction-sections

¶coredump介绍及使用

程序异常终止/崩溃时，操作系统会生成程序的内存快照，保存在一个文件中。

coredump的相关设置：

ulimit -c 查看可生成的core文件的大小，默认为0

ulimit -c {filesize} 设置core文件大小，可以设为unlimited

生成的core文件可以用gdb来调试

¶ASAN介绍及使用

内存错误探测工具AdressSanitizer，与其它几种Sanitizer一并为LLVM的一部分，也包含在GCC编译器中。

以前常用的valgrind会导致程序性能下降到十几分之一，ASAN则只降低一半。

¶工作原理

1. 运行时库
   不是踩内存发生后检查内存被谁踩了，而是通过运行时库libasan.so接管malloc和free函数。
   这两个函数执行完后，ASAN会在操作内存区域的前后多分配一块内存，称为“红区”(RedZone)，标记为“中毒”状态，这些区域发生访存时立刻就会被检测出来。

2. 编译器插桩模块
   加入了ASAN相关的编译选项后，代码中的每一次内存访问操作都会被编译器改动。

3. 对虚拟内存的划分

   • 主应用内存区（Mem）
     给普通APP代码使用的内存
   • 影子内存区（Shadow）
     仅ASAN可感知的内存区域，将主应用内存区的每8个byte映射成1个byte，记录这一段中可用的byte数，全部可用记作0，全部不可用记作-1。

¶优缺点

1. 不存在误报可能，只可能漏报
2. 目前只有博通平台满足ASAN的运行环境
3. 需要额外消耗内存和CPU，也会增加代码大小
4. ASAN只能检测出踩到RedZone的情况，如果越界过分离谱，还是会被漏掉
5. 使用已释放的内存时，由于ASAN的隔离区具有大小限制（FIFO），有些释放较早的内存被踩时不会被检测到

¶如何使用

GCC4.8之后的版本包含ASAN。

编译选项：

• -fsanitizer-address
• -fno-omit-frame-pointer
• -O1，或者更高的优化级别编译

链接时需要加-lasan。

还需要把运行时库libasan.so拷贝进设备文件系统。