Linux에서 메모리 누수를 감지하고 해결하는 방법

메모리 누수는 프로그램이 메모리 공간을 적용했지만 실행 프로세스 중에 이를 제때 해제하지 않아 점점 더 많은 메모리를 차지하게 되고 심지어 시스템 충돌을 일으키는 현상을 말합니다. 메모리 누수는 일반적인 소프트웨어 결함이며 Linux 시스템에서는 무시할 수 없는 문제입니다. 그렇다면 Linux에서 메모리 누수를 찾아 수정하는 방법은 무엇입니까? 메모리 누수를 감지하고 분석하는 데 도움이 되는 도구는 무엇입니까? 이 기사에서는 Linux에서 일반적으로 사용되는 몇 가지 메모리 누수 도구를 소개하여 Linux에서 메모리 리소스를 더 잘 관리하고 최적화할 수 있도록 합니다.

메모리 누수는 다음 범주로 나눌 수 있습니다.
1. 빈번한 메모리 누수. 메모리 누수가 있는 코드는 여러 번 실행되므로 실행될 때마다 메모리 누수가 발생합니다.
2. 산발적인 메모리 누수. 메모리 누수를 일으키는 코드는 특정 상황이나 작업에서만 발생합니다. 자주 발생하는 것과 산발적으로 발생하는 것은 상대적입니다. 특정 상황에서는 가끔씩 발생하는 일이 일반화될 수 있습니다. 따라서 테스트 환경과 테스트 방법은 메모리 누수를 감지하는 데 중요합니다.
삼. 일회성 메모리 누수. 메모리 누수를 일으키는 코드는 한 번만 실행됩니다. 또는 알고리즘 결함으로 인해 항상 한 블록의 메모리 누수가 발생합니다. 예를 들어, Singleton 클래스의 생성자에서는 메모리가 할당되지만 소멸자에서는 메모리가 해제되지 않습니다. Singleton 클래스의 인스턴스는 하나만 있으므로 메모리 누수는 한 번만 발생합니다.
4. 암시적 메모리 누수. 프로그램은 실행되는 동안 지속적으로 메모리를 할당하지만, 종료될 때까지 메모리를 해제하지 않습니다. 엄밀히 말하면 프로그램이 결국 요청된 모든 메모리를 해제하기 때문에 여기에는 메모리 누수가 없습니다. 그러나 며칠, 몇 주, 심지어 몇 달 동안 실행해야 하는 서버 프로그램의 경우 메모리를 제때 해제하지 못하면 결국 시스템 메모리가 모두 고갈될 수도 있습니다. 따라서 이러한 유형의 메모리 누수를 암시적 메모리 누수라고 부릅니다.

메모리 누수 감지 도구

현재 메모리 누수를 감지하는 방법은 다양합니다. 다음은 Linux에서 일반적으로 사용되는 메모리 누수 감지 도구 목록입니다.

1, mtrace

응용 환경: Linux GLIBC

프로그래밍 언어: C

사용법: 헤더 파일 mcheck.h를 포함하고, 환경 변수 MALLOC_TRACE를 출력 파일 이름으로 정의하고, 프로그램 시작 시 mtrace()를 호출합니다.

결과 출력: 사용자 지정 파일

디자인 아이디어: malloc, realloc, free 함수에 후크 기능을 추가하고 각 malloc-free 쌍의 실행을 기록합니다

장점과 단점: malloc/realloc/free 사용으로 인한 메모리 누수만 확인 가능

얻는 방법: GLIBC가 함께 제공되며 직접 사용할 수 있습니다

2.memwatch

응용 환경: Linux

프로그래밍 언어: C

지침: 컴파일할 때 memwatch.h를 추가하고 -DMEMWATCH -DMW_STDIO 및 memwatch.c를 추가하세요

결과 출력: 출력 파일 이름은 memwatch.log입니다. 프로그램 실행 중에 stdout에 오류 메시지가 표시됩니다

설계 아이디어: malloc/realloc/calloc/strdup/free 등을 mwMalloc(sz, FILE, LINE) 등으로 재정의하고 내부적으로 작업 연결 목록을 유지합니다

장점과 단점: 이중 해제, 잘못된 해제, 해제되지 않은 메모리, 오버플로, 언더플로 등을 감지할 수 있습니다.

구입 방법: http://memwatch.sourceforge.net/

3.valgrind

응용 환경: Linux

프로그래밍 언어: C/C++

사용 방법: 컴파일 시 gcc -g filename.c -o filename과 같이 -g 옵션을 추가하고 다음 명령을 사용하여 메모리 사용량을 감지합니다.

결과 출력: #valgrind –tool=memcheck –leak-check=yes –show-reachable=yes ./filename, 메모리 사용량 보고서가 표시됩니다

설계 아이디어: 소프트웨어의 메모리 동작에 따라 유효한 주소 공간 테이블과 유효하지 않은 주소 공간 테이블(프로세스의 주소 공간)을 유지합니다

장점과 단점: 감지 능력:

• 초기화되지 않은 메모리 사용
• 해제된 메모리 사용(해제된 후 메모리 읽기/쓰기)
• 할당된 malloc보다 더 많은 메모리 공간 사용(malloc 블록 끝 읽기/쓰기)
• 스택에 대한 불법적인 접근(스택의 부적절한 영역 읽기/쓰기)
• 적용된 공간이 해제되었는지 여부(메모리 누수 – malloc된 블록에 대한 포인터가 영원히 손실되는 곳)
• malloc/new/new []와 free/delete/delete [])의 사용이 일치하지 않습니다
• memcpy() 및 관련 함수에서 src 및 dst 포인터가 겹침)
• 무료로 반복

얻는 방법: http://valgrind.org/

4.debug_new

응용 환경: Linux/Windows

프로그래밍 언어: C++

지침: 헤더 파일 debug_new.h 포함, debug_new.cpp 링크

결과 출력: 콘솔

설계 아이디어: new 및 delete 연산자를 오버로드하여 메모리 적용/해제 요청을 캡처하고 프로그램 내에서 전역 정적 변수의 해시 목록을 유지합니다. new 연산자에서는 사용자가 요청한 메모리를 할당할 뿐만 아니라 할당된 각 메모리에 헤더를 추가하여 할당된 위치 정보와 연결 리스트 포인터를 저장합니다. 헤드 오프셋을 메모리에 저장하고 이 반환 값은 이전에 HASH 계산되어 HASH 연결 목록에 추가되었습니다. 삭제할 때는 먼저 해제할 포인터의 주소를 기준으로 HASH 계산을 수행한 후 배열 HASH 값에서 연결 리스트를 순회하여 검색하면 해당 노드가 발견되지 않으면 중단됩니다. 이런 방식으로 프로그램이 종료된 후 이 배열에 해제되지 않은 메모리 블록이 있는지 확인하여 메모리 누수가 있는지 확인합니다.

장점과 단점: 크로스 플랫폼, C++ 프로그램에만 해당

구입 방법: http://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-mleak2/index.html

요약

위의 분석 도구에서 사용되는 방법은 대략 다음 범주로 나눌 수 있습니다.

1. 메모리 할당/해제 후크 기능(hook)을 등록합니다. Linux에는 malloc_hook, free_hook 등 5가지 후크 함수가 있습니다. Windows에서는 _CrtSetAllocHook 후크 함수를 등록하면 메모리 할당 시 이 요청을 캡처하고 처리할 수 있습니다. Visual Leak Detecter와 mtrace는 이 방법을 사용합니다.

2. 매크로 정의 대체를 사용하세요. Memwatch는 메모리 요청을 추적하기 위해 매크로 정의 mwMalloc(sz, FILE, LINE)과 같은 사용자 정의 함수로 사용자 코드의 malloc 및 free를 대체합니다.

3. 연산자 오버로딩. 이 메서드는 C++ 언어에서만 사용되며 new 및 delete 연산자를 오버로드하여 메모리 요청 추적을 구현합니다. 오버로드된 연산자는 후크 함수의 의미와 유사합니다. debug_new는 이 접근 방식을 취합니다.

이 도구의 출력 방법도 다음 유형으로 나뉩니다.

1. 정상적인 상황에서는 일반적으로 출력이 디버깅 창으로 전송됩니다. 많은 소프트웨어 자체가 이상적인 출력 위치를 제공하며 표준 출력으로의 GUI 응용 프로그램 출력은 표시되지 않습니다. Visual Leak Detecter는 이 방법을 사용합니다.

2. 표준 출력 또는 표준 오류 출력으로 출력: memwatch, valgrind 및 debug_new와 같은 콘솔 응용 프로그램은 모두 이 방법을 사용하여 화면에 출력할 수 있습니다.

3. 로그 파일로 출력: 결과를 mtrace 및 memwatch와 같은 사용자 지정 또는 기본 로그 파일로 출력합니다.

또한 이러한 도구의 메모리 감지 방법은 두 가지 유형으로 나뉩니다.

1. 메모리 작업 연결 목록을 유지합니다. 메모리 응용 작업이 있으면 이 연결 목록에 추가되고 해제 작업이 있으면 응용 프로그램 작업에서 연결 목록에서 제거됩니다. 프로그램이 종료된 후에도 연결 목록에 내용이 남아 있으면 메모리 누수가 있음을 의미합니다. 해제하려는 메모리 작업이 연결 목록에서 해당 작업을 찾지 못하면 여러 번 해제되었음을 의미합니다. . 내장된 디버깅 도구인 Visual Leak Detecter, mtrace, memwatch, debug_new와 함께 이 방법을 사용하세요.

2. 프로세스의 주소 공간을 시뮬레이션합니다. 운영 체제의 프로세스 메모리 작업 처리에 따라 사용자 모드에서 주소 공간 매핑이 유지됩니다. 이 방법을 사용하려면 프로세스 주소 공간 처리에 대한 깊은 이해가 필요합니다. Windows의 프로세스 주소 공간 분포는 오픈 소스가 아니기 때문에 시뮬레이션이 어려워 Linux에서만 지원됩니다. 이 접근 방식을 취하는 사람은 valgrind입니다.

이 글을 통해 리눅스에서 발생하는 메모리 누수 문제에 대한 기본적인 이해와 그 원인, 효과, 해결 방법을 알아야 합니다. 또한 Valgrind, Memwatch, Mtrace 등과 같이 Linux에서 일반적으로 사용되는 여러 메모리 누수 도구와 해당 도구의 사용 방법, 장점 및 단점에 대해 배웠습니다. 프로그램 성능과 안정성을 향상시키기 위해 Linux 프로그램을 개발하고 테스트할 때 이러한 도구를 사용하여 메모리 누수를 감지하고 분석하는 것이 좋습니다. 동시에, 잘못된 판단이나 누락을 피하기 위해 이러한 도구를 사용할 때 몇 가지 예방 조치와 제한 사항에 주의할 것을 상기시켜 드립니다. 이 기사가 여러분이 Linux 시스템을 더 잘 사용하고 Linux에서 고품질 프로그램을 작성하는 데 도움이 되기를 바랍니다.

위 내용은 Linux에서 메모리 누수를 감지하고 해결하는 방법의 상세 내용입니다. 자세한 내용은 PHP 중국어 웹사이트의 기타 관련 기사를 참조하세요!