[發(fā)明專利]一種用于linux環(huán)境中的內(nèi)存池調(diào)試方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710617729.7
• 申請日: 2017-07-26
• 公開（公告）號: CN107451054A
• 公開（公告）日: 2017-12-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王鑫鵬;倪創(chuàng);陶琴;陳輝
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢虹信通信技術(shù)有限責(zé)任公司
• 主分類號: G06F11/36
• 分類號: G06F11/36;G06F12/02
• 代理公司: 武漢科皓知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙)42222
• 代理人: 嚴(yán)彥

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于Linux系統(tǒng)的內(nèi)存池的調(diào)試方法，可用于調(diào)試內(nèi)存泄漏，內(nèi)存double free(重復(fù)釋放)等內(nèi)存使用不當(dāng)相關(guān)的bug(錯誤)。

背景技術(shù)

在大型程序中，由于代碼量很大和邏輯復(fù)雜，如果動態(tài)申請的內(nèi)存是直接使用系統(tǒng)接口，那么出現(xiàn)了內(nèi)存泄漏或者double free(重復(fù)釋放)會非常難于排查，通常排查此類問題的方法包括：

1.閱讀代碼，效率低，方法不系統(tǒng)，依賴于解決bug的人的能力和靈感；

2.在代碼中增加log(打印)，需要重新復(fù)現(xiàn)問題，效率低。

3.使用valgrind等類似的開源工具，需要重新編譯和復(fù)現(xiàn)問題，不能通過出現(xiàn)問題的現(xiàn)場直接定位問題。

這些方法效率都很低，且不能通過出現(xiàn)問題的場景直接定位問題，需要重新復(fù)現(xiàn)問題才能排查，不適合在商業(yè)產(chǎn)品中使用。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)缺陷，本發(fā)明提供了一種新的用于linux環(huán)境中使用內(nèi)存池來快速定位內(nèi)存使用不當(dāng)?shù)腷ug的方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案提出一種用于linux環(huán)境中的內(nèi)存池調(diào)試方法，用內(nèi)存池來管理動態(tài)申請的內(nèi)存，在內(nèi)存塊的管理結(jié)構(gòu)中存儲debug信息，實現(xiàn)方式如下，

在程序啟動時，將進(jìn)程的虛擬地址映射表輸出到一個文件里保存，用于函數(shù)調(diào)用棧地址和代碼位置的轉(zhuǎn)換；

之后創(chuàng)建和初始化內(nèi)存池，內(nèi)存池里的內(nèi)存按業(yè)務(wù)需求分成不同大小的內(nèi)存塊，每個內(nèi)存塊都有一個管理結(jié)構(gòu)用于內(nèi)存池對內(nèi)存塊進(jìn)行管理，管理結(jié)構(gòu)對用戶不可見；內(nèi)存塊的管理結(jié)構(gòu)內(nèi)有鏈表結(jié)構(gòu)，用于將同類型的同狀態(tài)內(nèi)存塊連接起來，大小相同的狀態(tài)相同的內(nèi)存塊在一個鏈表中；

申請內(nèi)存時，從內(nèi)存池中取相應(yīng)大小的內(nèi)存塊返回給用戶，并在內(nèi)存塊的管理結(jié)構(gòu)中存儲申請時的函數(shù)調(diào)用棧地址；釋放內(nèi)存時，將要釋放的內(nèi)存塊返回給內(nèi)存池，并在內(nèi)存塊的管理結(jié)構(gòu)中存儲釋放時的函數(shù)調(diào)用棧地址；

出現(xiàn)問題時，將存儲的函數(shù)調(diào)用棧地址轉(zhuǎn)換成代碼位置，支持直接定位bug出現(xiàn)的代碼位置。

而且，內(nèi)存塊的管理結(jié)構(gòu)內(nèi)有標(biāo)記表明此內(nèi)存塊是inuse或free的狀態(tài)，如果對一個free的內(nèi)存塊進(jìn)行釋放操作，就是double free狀態(tài)；inuse表示被申請狀態(tài)，free表示空閑未被申請的狀態(tài)，double free表示重復(fù)釋放狀態(tài)。

而且，申請內(nèi)存時是從對應(yīng)大小的空閑內(nèi)存塊鏈表free list里取一個內(nèi)存塊返回給用戶使用，同時放置到對應(yīng)大小的被分配內(nèi)存塊鏈表inuse list中。

而且，內(nèi)存池里的內(nèi)存塊被創(chuàng)建出來后，不能被銷毀，內(nèi)存的申請和釋放只是將內(nèi)存塊在內(nèi)存池的不同鏈表間轉(zhuǎn)換，支持保留內(nèi)存塊管理結(jié)構(gòu)內(nèi)存儲的debug信息。

而且，記錄函數(shù)調(diào)用棧地址是調(diào)用__builtin_return_address(n)，此調(diào)用返回一個int的整數(shù)，作為棧地址存儲到內(nèi)存塊的管理結(jié)構(gòu)中；其中n表示棧的層數(shù)，調(diào)用__builtin_return_address(n)表示返回第n層的棧地址。

而且，將函數(shù)調(diào)用棧地址還原為代碼位置是使用linux的工具addr2line和之前記錄的虛擬地址映射表。

本發(fā)明所提供方法可以直接檢測出double free的內(nèi)存申請和2次釋放的代碼位置，精確定位問題；對于內(nèi)存泄漏，遍歷內(nèi)存塊的inuse list，計算出每個內(nèi)存塊的申請的代碼位置，結(jié)合代碼可以直接查出內(nèi)存泄漏點。該方法能在linux系統(tǒng)中實現(xiàn)快速定位double free和內(nèi)存泄漏的bug。

本發(fā)明對比已有技術(shù)有以下創(chuàng)新點：

1、使用內(nèi)存池來管理內(nèi)存，在內(nèi)存塊中標(biāo)記狀態(tài)，以及將狀態(tài)相同的同級別的內(nèi)存塊放到同一個鏈表中，可以快速的定位double free和內(nèi)存泄漏的bug。

2、進(jìn)一步地，在申請和釋放內(nèi)存時通過linux系統(tǒng)調(diào)用__builtin_return_address獲取函數(shù)棧地址并存儲到內(nèi)存塊中，出現(xiàn)問題時再通過addr2line命令將存儲的函數(shù)棧地址轉(zhuǎn)換成代碼行數(shù)，可以直接定位bug出現(xiàn)的代碼位置。

本發(fā)明技術(shù)方案將在大型linux服務(wù)程序中發(fā)揮重要作用，具有重大的市場價值。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例的流程圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖和實施例詳細(xì)說明本發(fā)明技術(shù)方案，提供了對該實施例的全面理解的詳細(xì)細(xì)節(jié)。