Разработка приложений в среде Linux. Второе издание

Троан Эрик В.

#4 0x00774fa5 in free from /lib/tls/libc.so.6

#5 0x0804842b in broken at broken.c:17

#6 0x08048520 in main at broken.с:47

Важной частью этого кода является обнаруженная ошибка в строке 17 файла

broken.с

. Видно, что ошибка была обнаружена во время первого вызова free, который указал на наличие проблемы в области памяти

dyn

. (

freehook

представляет собой ловушку, с помощью которой

mcheck

выполняет проверки.)

Библиотека

mcheck

не может помочь в обнаружении переполнения или недогрузки буфера в локальных или глобальных переменных, а только в областях памяти, распределенных с помощью

malloc

.

7.2.2. Использование

mtrace

для отслеживания распределений памяти

Один

из простых способов нахождения всех утечек памяти в программе предусматривает регистрацию всех вызовов

malloc

и

free

. По окончании программы очень легко сопоставить блоки, распределенные через

malloc

, с точками, где они были освобождены с помощью

free

или сообщить об ошибке, если для какого-то блока

free

не вызывалась.

В отличие от

mcheck

, в

mtrace

нет соответствующей библиотеки для компоновки. Это не проблема, поскольку трассировку можно осуществлять в

gdb

. Однако для включения трассировки с помощью

mtrace

должна быть установлена переменная окружения

MALLOC_TRACE

в допустимое имя файла; это может быть либо имя существующего файла, в который процесс может вести запись, либо имя нового файла, который процесс создаст и будет в него записывать.

$ MALLOC_TRACE=mtrace.log gdb broken

...

(gdb) breakmain

Breakpoint 1 at 0x80483f4: filebroken.c, line 14.

(gdb) command 1

Type commands for when Breakpoint 1 is hit, one per line.

End with a line saying just "end".

>call mtrace

>continue

>end

(gdb) run

Starting program: /usr/src/lad/code/broken

Breakpoint 1, main at broken.с:47

47 return broken;

$1 = 0

1: 12345

2: 12345678

3: 12345678

4: 12345

5: 12345

6: 12345

7: 12345

Program exited normally.

Программа завершена нормально.

 (gdb) quit

$ ls -l mtrace.log

– rw-rw-r-- 1 ewt ewt 220 Dec 27 23:41 mtrace.log

$ mtrace ./broken mtrace.log

Memory not freed:

He освобождена память:

– ---------------------

Address Size Caller

Адрес Размер Место вызова

0x09211378 0x5 at /usr/src/lad/code/broken.с:20

Обратите внимание, что программа

mtrace

точно обнаружила утечку памяти. Также она может найти факт освобождения с помощью

free

памяти, которая ранее не распределялась, если этот факт будет зафиксирован в журнальном файле, но на практике так не происходит, поскольку в этом случае программа немедленно аварийно завершается.

7.3. Поиск утечек памяти с помощью

mpr

Возможности

mtrace

в

glibc

достаточно неплохие, но профилировщик распределения памяти

mpr

в некоторых аспектах более прост в использовании и содержит более совершенные сценарии для обработки выходных журнальных файлов.

Первый шаг в применении

mpr

(после сборки кода с включенной отладочной информацией [10] ) состоит в установке переменной окружения

MPRFI

, которая указывает

mpr

, с какой командой связывать журнал (если переменная не установлена, журнал не генерируется). Для небольших программ

MPRFI

устанавливается подобно

cat >mpr.log

. Для программ покрупнее

MPRFI

можно существенно сэкономить пространство за счет сжатия журнального файла во время его записи, установив

MPRFI

в

gzip -1 >mpr.log.gz

.

10

Для большей переносимости многие из средств

mpr

анализа журнала используют

gdb

для связывания адреса

с соответствующим местом в исходном коде. Чтобы это работало, программа должна содержать отладочную информацию.

Самый легкий способ — воспользоваться сценарием

mpr

для запуска программы; если

MPRFI

еще не установлена, она получит значение

gzip -1 >log.%p.gz

, что приведет к созданию журнального файла с идентификатором процесса отлаживаемой программы и загрузке библиотеки

mpr

. В результате сборка программы не понадобится. Ниже показан пример создания журнального файла для исправленной версии нашей тестовой программы.

$ MPRFI="cat >mpr.log" mpr ./broken

1: 12345

2: 12345678

3: 12345678

4: 12345

5: 12345

6: 12345

7: 12345

$ ls -l mpr.log

– rw-rw-r-- 1 ewt ewt 142 May 17 16:22 mpr.log

После создания журнального файла доступны многие средства для его анализа. Все эти программы получают журнальный файл mpr в качестве стандартного ввода. Если вывод из этих средств содержит числа в тех местах, где ожидаются имена функций (возможно, с предупреждением вроде "cannot map pc to name" ("невозможно отобразить программный счетчик на имя")), проблема может быть связана с версией утилиты

awk

, которую использует

mpr

. В документации

mpr

для достижения лучших результатов рекомендуется экспортировать переменную окружения

MPRAWK

для выбора

mawk

в качестве версии

awk

:

export MPRAWK='mawk -W sprintf=4096'

. Кроме того, сбить с толку mpr может еще и рандомизация стека, которая обеспечивается функциональностью ядра "Exec-shield"; исправить положение можно за счет использования команды

setarch

, отключающей Exec-shield во время работы исследуемой программы и во время работы фильтров

mpr

:

setarch i386 mpr программа и setarch i386 mprmap ...

В конечном итоге для некоторых стековых фреймов

mpr

может не найти символическое имя; в этом случае просто проигнорируйте их.

mprmap программа	Преобразует адреса программы в журнале mpr в имена функций и местоположения в исходном коде. В аргументе указывается имя исполняемого файла, для которого должен генерироваться журнал. Чтобы увидеть все распределения в программе вместе с цепочкой вызовов функций, которые осуществили эти распределения, можно использовать mprmap программа < mpr.log . По умолчанию отображаются имена функций. При указании флажка – f отображаются также имена файлов, а при указании – l — еще и номера строк внутри файлов. Флажок – l подразумевает наличие – f . Вывод этой программы является допустимым журнальным файлом mpr , который может быть связан каналом с любой другой утилитой mpr .
mprchain	Преобразует журнал в вывод, сгруппированный по цепочкам вызовов. Цепочка вызовов функций — это список всех функций, активных в программе на определенный момент. Например, если main вызывает getargs , которая впоследствии вызывает parsearg , активная цепочка вызовов во время работы parsearg отображается как main:getargs:parsearg . Для каждой отдельной цепочки вызовов, в которой распределялась память во время выполнения программы, mprchain отображает количество распределений и общее количество распределенных байт.
mprleak	Этот фильтр просматривает журнальный файл на предмет наличия всех неосвобожденных фрагментов памяти. В качестве стандартного вывода генерируется новый журнальный файл, содержащий только те распределения, которые могут привести к утечкам памяти. Вывод этой программы является допустимым журнальным файлом mpr , который может быть связан каналом с любой другой утилитой mpr .
mprsize	Этот фильтр сортирует распределения памяти по размеру. Чтобы просмотреть утечки памяти по размеру, нужно передать вывод mprleak на вход mprsize .
mprhisto	Отображает гистограмму распределений памяти.