【valgrind】软件调试工具-valgrind内存调试工具

valgrind工具安装

Valgrind是一套Linux下的仿真调试工具工具的集合。由内核core以及基于内核的其他调试工具组成。内核类似与一个框架(framework),它模拟了一个CPU环境并提供服务给其他工具，而其他公户类似于插件(plug-in)，利用内核提供各种特定的内存调试任务。valgrind体系结构:

Memcheck：内存检查器，能够发现绝大多数内存错误使用情况

Callgrind:用于检查程序中函数调用过程中出现的问题

Cachegrind:主要用于检查程序中缓存使用出现的问题

Helgrind:主要用于检查多线程程序中出现的竞争问题

Massif:主要用于检查程序中堆栈使用中的出现的问题

Extension:可以利用core提供的功能，编写特定的内存调试工具

Ubuntu环境安装

sudo apt install valgrind

源码编译

1.源码下载

http://valgrind.org/downloads/valgrind-3.12.0.tar.bz2

2.valgrind编译安装

tar -jxvf valgrind-3.12.0.tar.bz2
cd valgrind-3.12.0
./configure
make
sudo make install

aarch64架构可使用rpm包

https://mirrors.aliyun.com/openeuler/openEuler-20.03-LTS/everything/aarch64/Packages/?spm=a2c6h.25603864.0.0.3f0c407eespyMl

搜索valgrind-3.13.0-29.oe1.aarch64.rpm下载，并安装：

rpm -vhi --nodeps ./valgrind-3.13.0-29.oe1.aarch64.rpm

valgrind运行分析程序

valgrind - memcheck

使用示例

编写测试代码(内存泄漏)

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main()
{
   int *array = malloc(sizeof(int));   // 申请后不释放，内存泄漏4个字节
   return 0;
}

编译前参数设置

如果想要调试工具输出具体问题出现在源码中的行号最好使用debug编译，编译等级建议-O2以下，属性设置为unstripped。

stripped和not stripped的区别：
stripped：将程序中的符号表的信息剔除掉了，这样子编译出来的可执行文件体积比较小；
not stripped：则反之，但是就是因为其保留了这些信息，所以便于调试。

debug + unstripped

有debug信息和无stripped是最理想情况，能详细列出问题函数及第几行。

Invalid write of size 1
   at 0x80483BF: really (malloc1.c:20)
   by 0x8048370: main (malloc1.c:9)

no debug + unstripped

无stripped但没有debug信息的情况，能指出哪个文件的哪个函数，但需要自行addr2line换算行数。

Invalid write of size 1
   at 0x80483BF: really (in /auto/homes/njn25/grind/head5/a.out)
   by 0x8048370: main (in /auto/homes/njn25/grind/head5/a.out)

no debug + stripped

除特殊场景之外，这差不多是最差的情况了。只有文件跟虚拟地址。

Invalid write of size 1
   at 0x80483BF: (within /auto/homes/njn25/grind/head5/a.out)
   by 0x8048370: (within /auto/homes/njn25/grind/head5/a.out)
   by 0x42015703: __libc_start_main (in /lib/tls/libc-2.3.2.so)
   by 0x80482CC: (within /auto/homes/njn25/grind/head5/a.out)

编译

gcc main.c -g -o test     # -g表示增加gdb调试信息，能详细打印出来栈信息

执行valgrind分析

valgrind --tool=memcheck --leak-check=full ./test

输出信息

实际调试遇到问题

[root@xxx ~]# valgrind --tool=memcheck --leak-check=full /xxx/xxx/xxx/xxx/bin/xxxx /xxx/xx/xxxx/xxxxxx/xxx/xxxxxx.txt
==1259== Memcheck, a memory error detector
==1259== Copyright (C) 2002-2017, and GNU GPL'd, by Julian Seward et al.
==1259== Using Valgrind-3.13.0 and LibVEX; rerun with -h for copyright info
==1259== Command: /xxx/xxx/xxx/xxx/bin/xxxx /xxx/xx/xxxx/xxxxxx/xxx/xxxxxx.txt
==1259==

valgrind:  Fatal error at startup: a function redirection
valgrind:  which is mandatory for this platform-tool combination
valgrind:  cannot be set up.  Details of the redirection are:
valgrind:
valgrind:  A must-be-redirected function
valgrind:  whose name matches the pattern:      strlen
valgrind:  in an object with soname matching:   ld-linux-aarch64.so.1
valgrind:  was not found whilst processing
valgrind:  symbols from the object with soname: ld-linux-aarch64.so.1
valgrind:
valgrind:  Possible fixes: (1, short term): install glibc's debuginfo
valgrind:  package on this machine.  (2, longer term): ask the packagers
valgrind:  for your Linux distribution to please in future ship a non-
valgrind:  stripped ld.so (or whatever the dynamic linker .so is called)
valgrind:  that exports the above-named function using the standard
valgrind:  calling conventions for this platform.  The package you need
valgrind:  to install for fix (1) is called
valgrind:
valgrind:    On Debian, Ubuntu:                 libc6-dbg
valgrind:    On SuSE, openSuSE, Fedora, RHEL:   glibc-debuginfo
valgrind:
valgrind:  Note that if you are debugging a 32 bit process on a
valgrind:  64 bit system, you will need a corresponding 32 bit debuginfo
valgrind:  package (e.g. libc6-dbg:i386).
valgrind:
valgrind:  Cannot continue -- exiting now.  Sorry.

看log是需要安装libc6-dbg库，但是看了一部分帖子，说是因为链接库ld-linux-aarch64.so.1是stripped属性的缘故，正在解决中...

valgrind - massif

massif工具简介

massif工具使用

运行massif，分析数据会都写入massif.out.文件中：

valgrind --tool=massif /xxx/xxx/xxx/xxx/bin/xxxx /xxx/xx/xxxx/xxxxxx/xxx/xxxxxx.txt  # 运行带参数解析(.txt)的程序
valgrind --tool=massif ./test  # 运行可执行程序

程序运行一段时间后，发送信号停掉程序(ctrl+c)，然后使用ms_print将调试信息输出到massif.log文件中，方便观看

ms_print massif.out.*** >massif.log

使用可视化工具查看：

安装massif-visualizer：

sudo apt install massif-visualizer

massif-visualizer massif.out.xxx     # 可视化

实际调试过程

板端安装valgrind 的rpm包(依赖安装不全，不支持在板端ms_print)，抓出massif.out.xxx后，传到pc端使用Ubuntu下ms_print输出log。也可以使用massif-visualizer直接可视化分析程序堆占用情况。

参考：

https://valgrind.org/docs/manual/ms-manual.html
https://www.cnblogs.com/gmpy/p/14778243.html