内存管理四内存泄漏检测kmemleak

一、简介：

Kmemleak工作于内核态，Kmemleak 提供了一种可选的内核泄漏检测，其方法类似于跟踪内存收集器。当独立的对象没有被释放时，其报告记录在 /sys/kernel/debug/kmemleak中，Kmemcheck能够帮助定位大多数内存错误的上下文。

二、使用方法：

（1）打开方法：

在kernel的defconfig的文件中，使能如下宏控

CONFIG_SLUB_DEBUG=y
CONFIG_DEBUG_KMEMLEAK=y
CONFIG_DEBUG_KMEMLEAK_DEFAULT_OFF=n
CONFIG_DEBUG_KMEMLEAK_EARLY_LOG_SIZE=40000

其中kmemleak缓冲区的大小通过配CONFIG_DEBUG_KMEMLEAK_EARLY_LOG_SIZE设置

CONFIG_DEBUG_KMEMLEAK_EARLY_LOG_SIZE=40000 // 可以把这个值稍微改大一点，其中Kmemleak相关的代码在如下路径的文件中： kernel-4.9/drivers/misc/mediatek/mem/mtk_memcfg.c

当发现一些SLUB泄漏（通过slub机制分配的内存，但未释放）的案例时，需要同时添加slabtrace的节点，以便获取到通过SLUB机制释放的内存的堆栈信息（/proc/mtk_memcfg/slabtrace）。下面会通过案例解释。

（2）检测方法（假设有泄漏）：

a、一次scan： echo scan > sys/kernel/debug/kmemleak//开始扫描
然后 cat sys/kernel/debug/kmemleak 会得到很多backtrace，但是这其中有些是误抓的（kmemleak存在误报情况）
b、然后echo clear > sys/kernel/debug/kmemleak 清除log
第二次scan：echo scan > sys/kernel/debug/kmemleak//开始扫描
过段时间等待leak的积累，然后 cat sys/kernel/debug/kmemleak
很多第一次误报的backtrace没有了，会得到很多重复的backtrace，假设这样的backtrace称为A；
c、kmemleak的特征是A backtrace会越来越多，不断增长，而且这里就是泄漏的点；

二、实验：

通过修改linux_DEVICE_ATTR创建设备节点程序一文中的show函数如下：

static ssize_t hello_test_show(struct device *dev, struct device_attribute *attr, char *buf)
{
    size_t kmalloc_size = 26;
    
    char *hello_test = kmalloc(kmalloc_size,GFP_KERNEL);
    
    hello_test[kmalloc_size - 1] = 'x';
    
    return 0;
}

以上函数可以看出每次cat对应的节点都会通过SLUB申请26字节的大小的内存，但并没有去释放（free）这一块内存，所以可以通过如下方式，不停的去cat此节点，就可以看出对应的kmemleak中频繁出现此函数：

cd /sys/bus/platform/drivers/hello_test/odm:hello_test //进入到对应的路径

while true;do cat hello_test;done; //不停的去cat对应的节点

此时去进行二中的检测方法：

echo clear > sys/kernel/debug/kmemleak
echo scan > sys/kernel/debug/kmemleak
cat sys/kernel/debug/kmemleak

可以发现如下堆栈信息：

unreferenced object 0xffffffc7e779d800 (size 64):
  comm "cat", pid 17097, jiffies 4295075509 (age 564.640s)
  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 6b  kkkkkkkkkkkkkkkk
  backtrace:
    [<ffffff94f34a439c>] create_object+0x1cc/0x478
    [<ffffff94f43d3fc8>] kmemleak_alloc+0x60/0xd8
    [<ffffff94f349a5f4>] kmem_cache_alloc_trace+0x274/0x2d8
    [<ffffff94f3dc435c>] hello_test_show+0x2c/0x38
    [<ffffff94f382c2a0>] dev_attr_show+0x40/0x88
    [<ffffff94f3565230>] sysfs_kf_seq_show+0x128/0x1c8
    [<ffffff94f3562f98>] kernfs_seq_show+0x80/0x98
    [<ffffff94f34e7184>] seq_read+0x14c/0x720
    [<ffffff94f3563fec>] kernfs_fop_read+0x1e4/0x280
    [<ffffff94f34b070c>] __vfs_read+0x74/0x1d0
    [<ffffff94f34b1a80>] vfs_read+0x98/0x188
    [<ffffff94f34b3570>] SyS_read+0x68/0xe0
    [<ffffff94f3282f70>] el0_svc_naked+0x24/0x28
    [<ffffffffffffffff>] 0xffffffffffffffff

另外，kmalloc函数是基于SLUB机制释放的内存，可以通过上述的的slabtrace的节点看到对应的的内存大小再不断的增加：

======= kmem_cache: kmalloc-64 alloc_calls =======
  19537 selinux_cred_prepare+0x34/0x68 ffffff88f3498c04 ffffff88f349a078 ffffff88f349a0ac ffffff88f349e048
  50318 hello_test_show+0x2c/0x38 ffffff88f3498c04 ffffff88f349a078 ffffff88f349a0ac ffffff88f349a630
  13326 load_elf_binary+0x30c/0x1760 ffffff88f3498c04 ffffff88f349a078 ffffff88f349a0ac ffffff88f349aa20

测试方法是：

在一个cmd终端不停的执行：/sys/bus/platform/drivers/hello_test/odm:hello_test # while true;do cat hello_test;done;

在另外一个终端不停的执行：/proc/mtk_memcfg # while true;do cat slabtrace|grep -nr hello;done;

可以看到如下结果：

(standard input):45:  53439 hello_test_show+0x2c/0x38 ffffff88f3498c04 ffffff88f349a078 ffffff88f349a0ac ffffff88f349a630
(standard input):45:  53401 hello_test_show+0x2c/0x38 ffffff88f3498c04 ffffff88f349a078 ffffff88f349a0ac ffffff88f349a630
(standard input):45:  53351 hello_test_show+0x2c/0x38 ffffff88f3498c04 ffffff88f349a078 ffffff88f349a0ac ffffff88f349a630
(standard input):45:  53370 hello_test_show+0x2c/0x38 ffffff88f3498c04 ffffff88f349a078 ffffff88f349a0ac ffffff88f349a630
(standard input):45:  53368 hello_test_show+0x2c/0x38 ffffff88f3498c04 ffffff88f349a078 ffffff88f349a0ac ffffff88f349a630
......
(standard input):45:  53461 hello_test_show+0x2c/0x38 ffffff88f3498c04 ffffff88f349a078 ffffff88f349a0ac ffffff88f349a630
(standard input):45:  53491 hello_test_show+0x2c/0x38 ffffff88f3498c04 ffffff88f349a078 ffffff88f349a0ac ffffff88f349a630

//会发现53439 - 53491 的数值会不断的增加，上面只截取了一部分

二、总结：

kmemleak的问题比较难以排查，需要复现找到规律，看具体那一块，或者哪一个函数存在内存的泄漏，这样才能具体的去定位解决问题。

作者：frank_zyp
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内存管理四 内存泄漏检测kmemleak

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