前面介紹了 GCC 自帶的 mtrace 記憶體漏失檢查工具,該篇主要介紹開源的記憶體漏失工具 valgrind,valgrind 是一套 Linux 下,開放原始碼的動態偵錯工具集合,能夠檢測記憶體管理錯誤、執行緒 BUG 等,valgrind 由核心(core)以及基於核心的其他偵錯工具組成。核心類似於一個框架(framework),它模擬了一個 CPU 環境,並提供服務給其他工具;而其他工具則類似於外掛 (plug-in),利用核心提供的服務完成各種特定的記憶體偵錯任務。
該篇主要是介紹 valgrind 在聯詠 NT98X 系列晶片的 ARM 平臺上的編譯使用及在使用過程中遇到的問題。
valgrind 包括的工具如下:
1、下載 valgrind (https://www.valgrind.org/downloads/)
wget http://valgrind.org/downloads/valgrind-3.12.0.tar.bz2
2、解壓縮,輸入指令解壓
tar -jxvf valgrind-3.12.0.tar.bz2
3、進入解壓後的目錄中
cd valgrind-3.12.0
4、執行指令碼
./autogen.sh
執行指令碼完成後,需要先修改 configure 指令碼,將 armv7*) 改為 armv7* | arm ),然後按照下面執行(根據自己的交叉編譯環境修改)
./configure --host=arm-ca9-linux-gnueabihf CC=arm-ca9-linux-gnueabihf-gcc CPP=arm-ca9-linux-gnueabihf-cpp CXX=arm-ca9-linux-gnueabihf-g++ --prefix=/mnt/valgrind
其中 --prefix 設定的編譯生成後的路徑要保證在目標板上的路徑一致,否則在實際使用時會報錯,當然如果條件不允許的話,在使用前可以設定 valgrind 的環境變數解決,具體在「遇到的問題」章節中會提及。
make -j;make install
會在 --prefix 指定的目錄下生成四個子目錄:bin、include、lib 和 share,我們需要的 valgrind 就在其中的bin目錄下。
可以選擇通過拷貝或者掛載的方式,但是不管哪一種,都需要將bin、include、lib 和 share 放置在 /mnt/valgrind 下(上面我設定 --prefix 的路徑是 /mnt/valgrind),比如我通過掛載的方式(我已經將 /mnt/valgrind 的 bin、include 和 lib 資料夾拷貝到 /home/const/workspace/valgrind)
mount -t nfs -o nolock,tcp 192.168.1.100:/home/const/workspace/valgrind /mnt/valgrind
可輸入以下指令測試 valgrind 是否可以正常執行,如果出現一大堆選項解釋,則表示成功
/mnt/valgrind/bin/valgrind --help
通過檢查記憶體漏失的問題使用(./sample為可執行程式名):
/mnt/valgrind/bin/valgrind --error-limit=no --leak-check=full --tool=memcheck ./sample
1、設定 configure 時遇到類似以下問題,解決方案請參考上述中編譯期間的「環境設定」,修改 configure 檔案儲存。
checking for a BSD-compatible install... /usr/bin/install -c
checking whether build environment is sane... yes
checking for arm-ca9-linux-gnueabihf-strip... no
checking for strip... strip
checking for a thread-safe mkdir -p... /bin/mkdir -p
checking for gawk... gawk
checking whether make sets $(MAKE)... yes
checking whether make supports nested variables... yes
checking whether to enable maintainer-specific portions of Makefiles... no
checking whether ln -s works... yes
checking for arm-ca9-linux-gnueabihf-gcc... /opt/arm-ca9-linux-gnueabihf-6.5/bin/arm-ca9-linux-gnueabihf-gcc
checking whether the C compiler works... yes
checking for C compiler default output file name... a.out
checking for suffix of executables...
checking whether we are cross compiling... yes
checking for suffix of object files... o
checking whether we are using the GNU C compiler... yes
checking whether /opt/arm-ca9-linux-gnueabihf-6.5/bin/arm-ca9-linux-gnueabihf-gcc accepts -g... yes
checking for /opt/arm-ca9-linux-gnueabihf-6.5/bin/arm-ca9-linux-gnueabihf-gcc option to accept ISO C89... none needed
checking whether /opt/arm-ca9-linux-gnueabihf-6.5/bin/arm-ca9-linux-gnueabihf-gcc understands -c and -o together... yes
checking for style of include used by make... GNU
checking dependency style of /opt/arm-ca9-linux-gnueabihf-6.5/bin/arm-ca9-linux-gnueabihf-gcc... gcc3
checking how to run the C preprocessor... /opt/arm-ca9-linux-gnueabihf-6.5/bin/arm-ca9-linux-gnueabihf-cpp
checking whether we are using the GNU C++ compiler... yes
checking whether /opt/arm-ca9-linux-gnueabihf-6.5/bin/arm-ca9-linux-gnueabihf-g++ accepts -g... yes
checking dependency style of /opt/arm-ca9-linux-gnueabihf-6.5/bin/arm-ca9-linux-gnueabihf-g++... gcc3
checking for arm-ca9-linux-gnueabihf-ranlib... no
checking for ranlib... ranlib
configure: WARNING: using cross tools not prefixed with host triplet
checking for a sed that does not truncate output... /bin/sed
checking for ar... /usr/bin/ar
checking for perl... /usr/bin/perl
checking for gdb... /usr/bin/gdb
checking dependency style of /opt/arm-ca9-linux-gnueabihf-6.5/bin/arm-ca9-linux-gnueabihf-gcc... gcc3
checking for diff -u... yes
checking for a supported version of gcc... ok (6.5.0)
checking build system type... x86_64-unknown-linux-gnu
checking host system type... arm-ca9-linux-gnueabihf
checking for a supported CPU... no (arm)
configure: error: Unsupported host architecture. Sorry
2、設定 configure 時遇到類似以下問題,原因是交叉編譯工具鏈在環境中沒有新增,checking 找不到對應路徑的工具鏈
checking for a BSD-compatible install... /usr/bin/install -c
checking whether build environment is sane... yes
checking for arm-ca9-linux-gnueabihf-strip... no
checking for strip... strip
checking for a thread-safe mkdir -p... /bin/mkdir -p
checking for gawk... gawk
checking whether make sets $(MAKE)... yes
checking whether make supports nested variables... yes
checking whether to enable maintainer-specific portions of Makefiles... no
checking whether ln -s works... yes
checking for arm-ca9-linux-gnueabihf-gcc... arm-ca9-linux-gnueabihf-gcc
checking whether the C compiler works... no
configure: error: in `/home/const/workspace/Download/valgrind-3.12.0':
configure: error: C compiler cannot create executables
See `config.log' for more details
解決方案:除了--host 外,其他都需要絕對路徑(根據自己的交叉編譯鏈工具路徑修改):
./configure --host=arm-ca9-linux-gnueabihf CC=/opt/arm-ca9-linux-gnueabihf-6.5/bin/arm-ca9-linux-gnueabihf-gcc CPP=/opt/arm-ca9-linux-gnueabihf-6.5/bin/arm-ca9-linux-gnueabihf-cpp CXX=/opt/arm-ca9-linux-gnueabihf-6.5/bin/arm-ca9-linux-gnueabihf-g++ --prefix=/mnt/valgrind
1、測試 valgrind 或者使用時,出現以下錯誤,其原因是沒有找到 valgrind 的 lib 庫(不要試圖修改 LD_LIBRARY_PATH,沒有用)。
valgrind: failed to start tool 'memcheck' for platform 'arm-linux': No such file or directory
解決方案有兩種:
- 按照上述編譯期間環境設定中的 --prefix 的路徑保證目標板上的路徑一致,如果不確定可以開啟 valgrind//lib/pkgconfig/valgrind.pc 檔案檢視,第一行的 prefix= 為編譯安裝後的路徑
- 在目標板上設定 valgrind 的環境變數:export VALGRIND_LIB=/mnt/valgrind/lib/valgrind(根據自己存放的 valgrind 路徑修改)
2、使用時出現 ld-linux-armhf.so.3 的錯誤,原因是目標板上的 ld-2.29.so(ld-linux-armhf.so.3是 ld-2.29.so 的軟連結)是被 stripped 後的。
# /mnt/valgrind/bin/valgrind --error-limit=no --leak-check=full --tool=memcheck /usr/local/bin/sample
==701== Memcheck, a memory error detector
==701== Copyright (C) 2002-2015, and GNU GPL'd, by Julian Seward et al.
==701== Using Valgrind-3.12.0 and LibVEX; rerun with -h for copyright info
==701== Command: /usr/local/bin/sample
==701==
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: strcmp
valgrind: in an object with soname matching: ld-linux-armhf.so.3
valgrind: was not found whilst processing
valgrind: symbols from the object with soname: ld-linux-armhf.so.3
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.
關於這個問題,網上有很多都說用 not stripped 的 ld-2.29.so 替換目標板上 /lib/ld-2.29.so ,解決方法簡單,但是依舊困擾了我幾天時間,因為我使用的是目標板是唯讀檔案系統(不要問我為啥不設定成可讀寫的,因為工作內容限制),不能修改 /lib 的內容導致無法被替換,因此下面的方式是通過指定路徑的 ld-2.29.so 來解決該問題,不要試圖用環境變數 LD_PRELOAD 去優先選擇 ld-2.29.so 或者 ld-linux-armhf.so.3 來執行,沒有任何意義(因為 ld-2.29.so 不是一個普通的動態庫,它是會使用環境變數 LD_PRELOAD,可以百度搜它們之間的關係)。
在這幾天中,試了很多方式,由於一開始的定位問題的思路錯了,導致後面一直沒有成功(以為只要用 not stripped 的 ld-2.29.so 去執行 valgrind 就可以了,自從解決後,回頭看想想其實從之前的 valgrind --help 成功後表示 valgrind 已經是可以正常使用的了 ),而本質的問題是被檢測的可執行程式才是需要被 not stripped 的 ld-2.29.so 去執行。
通過 readelf 檢視可執行檔案的 ELF 資訊,可以看到動態庫載入器 interpreter 為 /lib/ld-linux-armhf.so.3,表示該執行程式使用的是 /lib 路徑下的
ld-linux-armhf.so.3(/lib/ld-2.29.so 的軟連線),那現在解決問題的思路清晰了,只要改變它就可以了。
const@const-virtual-machine:~/workspace/valgrind/bin$ readelf -l sample Elf 檔案型別為 EXEC (可執行檔案) Entry point 0x12d18 There are 10 program headers, starting at offset 52 程式頭: Type Offset VirtAddr PhysAddr FileSiz MemSiz Flg Align PHDR 0x000034 0x0000f034 0x0000f034 0x00140 0x00140 R 0x4 GNU_STACK 0x001000 0x00000000 0x00000000 0x00000 0x00000 RW 0x10 LOAD 0x000000 0x0000f000 0x0000f000 0x01000 0x01000 RW 0x1000 INTERP 0x000174 0x0000f174 0x0000f174 0x00031 0x00031 R 0x1 [Requesting program interpreter: /lib/ld-linux-armhf.so.3] LOAD 0x001000 0x00010000 0x00010000 0x08148 0x08148 R E 0x1000 NOTE 0x001170 0x00010170 0x00010170 0x00020 0x00020 R 0x4 EXIDX 0x008eac 0x00017eac 0x00017eac 0x00298 0x00298 R 0x4 LOAD 0x009e70 0x00028e70 0x00028e70 0x002d4 0x002e4 RW 0x1000 GNU_RELRO 0x009e70 0x00028e70 0x00028e70 0x00190 0x00190 R 0x1 DYNAMIC 0x009ed8 0x00028ed8 0x00028ed8 0x00128 0x00128 RW 0x4
首先我們需要找到 not stripped 的 ld-2.29.so,一般在交叉編譯工具鏈裡的 target/lib 能夠找到,通過以下指令可以確定
const@const-virtual-machine:/$ file /opt/arm-ca9-linux-gnueabihf-6.5/target/lib/ld-2.29.so /opt/arm-ca9-linux-gnueabihf-6.5/target/lib/ld-2.29.so: ELF 32-bit LSB shared object, ARM, EABI5 version 1 (SYSV), dynamically linked, not stripped
比如我將這個 target 中的 lib 資料夾拷貝到掛載的指定目錄下(目標板的路徑則是 /mnt/valgrind/lib/target/lib)
cp -rf /opt/arm-ca9-linux-gnueabihf-6.5/target/lib /home/const/workspace/valgrind/target/lib/
解決方案有三種:
1、在編譯期間,通過編譯選項指定使用對應路徑下的 ld-linux-armhf.so.3(是 ld-2.29.so 的軟連線)進行編譯,再通過 readelf 讀取確認
LDFLAGS+=-Wl,--dynamic-linker='/mnt/valgrind/lib/target/lib/ld-linux-armhf.so.3'
2、通過 patchelf 修改編譯後的可執行檔案,再通過 readelf 讀取確認
const@const-virtual-machine:~/worksapce/bin$ patchelf --set-interpreter /mnt/valgrind/lib/target/lib/ld-linux-armhf.so.3 sample const@const-virtual-machine:~/worksapce/bin$ readelf -l sample Elf 檔案型別為 EXEC (可執行檔案) Entry point 0x12d18 There are 10 program headers, starting at offset 52 程式頭: Type Offset VirtAddr PhysAddr FileSiz MemSiz Flg Align PHDR 0x000034 0x0000f034 0x0000f034 0x00140 0x00140 R 0x4 GNU_STACK 0x001000 0x00000000 0x00000000 0x00000 0x00000 RW 0x10 LOAD 0x000000 0x0000f000 0x0000f000 0x01000 0x01000 RW 0x1000 INTERP 0x000174 0x0000f174 0x0000f174 0x00031 0x00031 R 0x1 [Requesting program interpreter: /mnt/valgrind/lib/target/lib/ld-linux-armhf.so.3] LOAD 0x001000 0x00010000 0x00010000 0x08148 0x08148 R E 0x1000 NOTE 0x001170 0x00010170 0x00010170 0x00020 0x00020 R 0x4 EXIDX 0x008eac 0x00017eac 0x00017eac 0x00298 0x00298 R 0x4 LOAD 0x009e70 0x00028e70 0x00028e70 0x002d4 0x002e4 RW 0x1000 GNU_RELRO 0x009e70 0x00028e70 0x00028e70 0x00190 0x00190 R 0x1 DYNAMIC 0x009ed8 0x00028ed8 0x00028ed8 0x00128 0x00128 RW 0x4
3、不需要修改編譯選項,也不需要修改可執行檔案,在目標板直接輸入以下指令即可
/mnt/valgrind/bin/valgrind --error-limit=no --leak-check=full --tool=memcheck /mnt/valgrind/lib/target/lib/ld-linux-armhf.so.3 /usr/local/bin/sample
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