踩内存专题分析

kernel内存种类

先了解下kernel内存种类，才知道如何针对分析。

全局变量

这个最直接，直接在驱动里定义全局变量就可以拿来使用，不过要注意互斥访问。

内存是分配在.data/.bss段的。

局部变量

定义在函数内部的变量，分配在栈帧内的。由于kernel对栈大小有限制，ARM32位是8K，ARM64位是16K，因此不能定义太大的变量，否则容易造成栈溢出。

buddy system分配的内存

除了全局定义变量外，剩下的空间基本归buddy system管理，buddy system是按页（4K大小）管理，可以通过__get_free_page()获取空闲内存。

slub分配的内存

buddy system粒度不够细，slub将buddy system获取的内存进一步分割，可以拿到更小的内存块。可以通过kmalloc()等函数获取空闲内存。

关于slub知识点，请参考linux书籍或网络资源（版本比较旧，仅供参考）：

• Linux SLUB 分配器详解
• Linux Slub分配器
• slub分配器

vmalloc分配的内存

通过buddy/slub分配的内存都是物理地址连续的，系统运行一段时间不可避免存在内存碎片问题，可能无法拿到大块的内存，vmalloc通过MMU将不同的物理页映射到连续的虚拟地址上，一定程度避免了内存碎片。而且虚拟地址前后都隔着不可读写的页面，有效的防止了overflow、underflow。

缺点是分配效率低了点（每次都要操作MMU）。

对应的调试方法

踩内存的类型无非就上面几种，可以结合前面的章节《分析方法》来调试问题。

那么kernel又有哪些现成或设计好的调试方法呢？下面一一介绍。

全局/局部变量

kernel没有特别的调试方法，请参考前面的章节《分析方法》来调试问题。

buddy system分配的内存

kernel原生有CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC来调试，不过不支持ARM（需要到kernel-4.6才支持），这里有类似的功能保护buddy system，请看

• [FAQ14614]如何用MMU保护buddy system？

原理就是将buddy system的空闲内存通过MMU设定为不可读写，可以抓到野指针、use after free等踩内存问题。

slub分配的内存

slub分配器本身自带调试功能，只要打开config开关（CONFIG_SLUB_DEBUG、CONFIG_SLUB_DEBUG_ON）即可排查出部分踩内存问题。

详情请看：doc/Documentation/vm/slub.txt

功能开启情况：

• eng版本默认开启，所以如果发现是slub踩内存问题，通常要求切换到eng版本复现。
• user、userdebug默认关闭。

slub调试功能无法抓到部分越界问题，可以采用增强版本：

• [FAQ18276]增强slub越界调试功能

另外可以用地址隔离的方式将slub隔离开来，请参考：

• [FAQ18285]如何用MMU保护slub？

vmalloc分配的内存

本身前后就有4K不可读写的页面保护，容易抓到underflow、overflow的情况。