CN100511158C

CN100511158C - 一种内存监控管理的方法及系统

Info

Publication number: CN100511158C
Application number: CNB2007101455470A
Authority: CN
Inventors: 高洪; 郑兴友
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: ZTE Corp
Priority date: 2007-08-28
Filing date: 2007-08-28
Publication date: 2009-07-08
Anticipated expiration: 2027-08-28
Also published as: CN101110044A

Abstract

本发明公开了一种内存监控管理的方法及系统，包括：A、将内存管理模块集成到应用程序中；B、所述内存管理模块对应用程序运行时的内存分配与访问进行监控，跟踪记录内存泄漏和/或非法访问信息；C、定期上报所述内存泄露和/或非法访问信息给用户，以便于用户根据所述内存泄露和/或非法访问信息定位到相关代码。综上所述，本发明实施例提供了一种内存监控管理的方法及系统，通过跟踪记录内存分配使用信息，在发生内存非法使用或内存泄露时，及时记录运行时日志，为开发人员分析定位问题提供充分依据，能够节约很大一部分开发调试时间。

Description

一种内存监控管理的方法及系统

技术领域

本发明涉及软件技术领域，尤其涉及内存监控管理技术领域。

背景技术

c语言没有内存回收管理机制和内存访问越界检查，因此应用程序开发人员在进行程序设计时，较容易遇到内存泄漏和内存非法访问的问题。

内存泄露主要由于不断分配的内存无法及时地被释放，久而久之，系统的内存耗尽。造成内存泄漏的原因比较多，有可能这本身是库中的bug，也有可能是因为程序员没有正确理解它们的接口说明文档造成错用等。

内存非法访问是指软件在进行内存访问时引起的错误，这种错误总体表现为两种形式：一种是读写地址引用错误；另一种是读写权限违反许可。

总之，由于内存泄漏和内存非法访问是发生在程序的运行期，因此出现这类问题后，定位到相关源代码往往比较困难。

发明内容

本发明提供一种内存监控管理的方法及系统，用以解决内存泄漏和内存非法访问的定位问题。

本发明提供了一种内存监控管理的方法，包括：

A、通过重载函数策略将内存管理模块集成到应用程序中；所述重载函数策略是使用自定义的mem_alloc函数系列对系统的malloc内存操作函数进行封装，增加内存使用监控代码，再以封装后的代码替换原malloc函数的实现，从而实现malloc函数的宏定义重载；

B、所述内存管理模块对应用程序运行时的内存分配与访问进行监控，跟踪记录内存泄漏和/或非法访问信息；

C、定期上报所述内存泄漏和/或非法访问信息给用户，以便于用户根据所述内存泄漏和/或非法访问信息定位到相关代码。

进一步地，上述方法中，所述步骤A具体包括：

A1、将内存管理模块源代码添加到目标工程中；

A2、引入重载函数；

A3、在程序初始化启动时根据应用程序实际需求，创建一预定大小的内存池；

A4、设置内存检测定时器，用于定期上报所述内存泄漏和/或非法访问信息给用户；

A5、设置__MEM_DEBUG__编译选项，该选项可以控制应用程序编译时是否集成内存管理模块，编译目标工程。

进一步地，所述步骤A3具体包括：

A31：分配一块预定义大小的内存作为内存池；

A32：利用边界保护方法，在内存池两端各预留预定大小的保护边界空间；

A33：利用伙伴算法将内存划分成多个内存块，所述内存块包含内存管理信息块和应用程序数据内存块。

所述步骤A3还包括：

A34：将所述内存块同时挂接在红黑树和宏定义链表上。

所述内存管理信息块中记录有内存分配的上下文信息，所述上下文信息包括：源代码文件名称和所在行号。

进一步地，所述步骤C具体包括：

定期上报所述内存泄漏和/或非法访问信息给用户；

用户对所述内存非法访问信息分析进行分析，定位内存非法访问代码行；和/或，比较前后内存泄漏信息是否有差异，当确认有差异时，判定存在内存泄漏，并且定位内存泄漏代码行。

本发明还提供了一种内存监控管理的系统，包括：

内存管理模块，用于对应用程序运行时的内存分配与访问进行监控，跟踪记录内存泄漏和/或非法访问信息；

集成模块，用于通过重载函数策略将内存管理模块集成到应用程序中；所述重载函数是使用自定义的mem_alloc函数系列对系统的malloc内存操作函数进行封装，增加内存使用监控代码，再以封装后的代码替换原malloc函数的实现，从而实现malloc函数的宏定义重载；

信息上报模块，用于定期上报所述内存泄漏和/或非法访问信息给用户，以便于用户根据所述内存泄漏和/或非法访问信息定位到相关代码。

进一步地，上述系统中，所述集成模块具体包括：

源代码添加单元，用于将内存管理模块源代码添加到目标工程中；

函数重载单元，用于引入重载函数；

内存池创建单元，用于在程序初始化启动时根据应用程序实际需求，创建一预定大小的内存池。

所述内存池包括：两端保护边界空间和多个内存块，所述内存块包括：内存管理信息块和应用程序数据内存块；

内存管理信息块，用于记录内存分配的上下文信息，所述上下文信息包括：源代码文件名称和所在行号；

应用程序数据内存块，用于存储应用程序的数据。

所述内存块同时挂接在红黑树和宏定义链表上。

综上所述，本发明实施例提供了一种内存监控管理的方法及系统，通过使用内存池、伙伴算法、红黑树算法以及宏定义链表这几项关键技术，在很大程度上保证了应用程序内存使用安全，提高了内存分配效率，利用内存管理信息块跟踪记录内存分配使用信息，在发生内存非法使用时，及时记录运行时日志，为开发人员分析定位问题提供充分依据，能够节约很大一部分开发调试时间。

附图说明

图1为本发明实施例所述内存管理模块集成的流程示意图；

图2为本发明实施例所述内存池的结构示意图；

图3为本发明实施例所述系统的结构示意图。

具体实施方式

本发明实施例的目的是为C语言(包括VC、C++等)应用程序开发者提供一种高效的内存监控和管理模块，该模块可以集成到应用程序中，并对应用程序运行时的内存分配与访问进行监控，跟踪记录内存泄漏和非法访问信息，为开发人员快速准确定位程序问题提供回溯依据。

下面结合附图对本发明实施例所述方法进行详细说明。

首先，将内存管理模块集成到应用程序中；具体如图1所示，图1为内存管理模块集成到应用程序的流程示意图，具体包括以下步骤：

步骤101：将内存管理模块源代码添加到目标工程中。

步骤102：在目标C文件中增加#include＂./mem/dmalloc.h＂引用，引入重载函数；具体的说就是，对C语言库最基本的内存分配、释放、复制、设置、比较函数和字符串操作函数作宏定义重载，即用自定义的mem_alloc函数系列对系统的malloc等内存操作函数进行封装，增加内存使用监控代码，再以封装后的代码替换原函数的实现，从而实现函数的宏定义重载，以下简称重载函数。

使用自定义的mem_alloc重载ma11oc的示例：

#undef malloc

#define malloc(size)mem_alloc((size)，__FILE__，__LINE__)

通过重载函数策略，内存监控模块确保了重载前后应用程序对C语言库函数的接口调用的一致性，同时也实现了内存管理模块的自定义功能。

步骤103：在程序初始化启动时根据应用程序实际需求，创建一定大小的内存池；

步骤104：设置内存检测定时器；

步骤105：设置__MEM_DEBUG__编译选项，该选项可以控制应用程序编译时是否集成内存管理模块，编译目标工程。

其中，步骤103中，创建内存池的过程具体包括：

采用在内存池的边界设置SAFE_MARGIN(边界保护)的方法，在内存池两端各预留一定大小(如1M)的保护边界空间，具体应用中可以根据实际情况修改保护空间的大小，确保该内存块的安全；

利用伙伴算法对大内存块进行细分，每块内存块包含一个内存管理信息块(area_t)和应用程序数据内存块(data)，内存管理信息块中记录了内存分配时的源文件、代码行、分配时间、使用标志和内存块大小的级别，为内存泄漏检查和内存使用监控提供依据；

将所述内存块同时挂接在红黑树和宏定义链表上。

上述对分配一整块内存块(系统预定义大小)进行细分后的内存池结构，具体如图2所示。

当应用程序调试启动后，定期上报所述内存泄漏和/或非法访问信息给用户，以便于用户根据所述内存泄漏和/或非法访问信息定位到相关代码，包括：

定期上报所述内存泄漏和/或非法访问信息给用户；

用户对所述内存非法访问信息分析进行分析，定位内存非法访问代码行；和/或，比较前后内存泄漏信息的差异来诊断是否存在内存泄漏，定位内存泄漏代码行。

具体的说就是，在应用程序调时过程中，内存管理模块对所述内存块的状况进行监控，并定期上报内存泄漏和/或非法访问信息，将内存非法访问信息记录在内存非法访问日志文件(如dmem.log文件)中，该文件记录了内存越界访问、访问无效指针、内存重复分配代码所在源文件、源代码行号和操作的内存地址；将内存泄漏信息记录在内存泄漏日志文件(如memleak文件)中，该文件记录了内存分配代码所在源文件、源代码行号、操作的内存地址、内存分配时间和分配的内存块大小。

这样，用户可以通过对dmem.log文件的分析，定位内存非法访问；通过实时监控memleak文件内容的变化，定位内存泄漏问题。具体的内存泄漏定位方法是：启动监控模块进入稳定状态后，检查memleak文件记录应用程序初始化分配的动态内存，之后，按一定时间间隔检查memleak文件日志的变化，比较前后两次跟踪日志的差异来诊断是否存在内存泄漏，以及定位内存泄漏代码行。

下面结合附图对本发明实施例所述系统进行详细说明。

如图3所示，本发明实施例所述内存监控管理的系统具体包括：内存管理模块、集成模块、信息上报模块，其中，

内存管理模块，用于对应用程序运行时的内存分配与访问进行监控，跟踪记录内存泄漏和/或非法访问信息。

集成模块，用于将内存管理模块集成到应用程序中；所述集成模块具体包括：

函数重载单元，用于引入重载函数；具体的说就是，在目标C文件中增加#include＂./mem/dma11oc.h＂引用，引入重载函数；具体的说就是，对C语言库最基本的内存分配、释放、复制、设置、比较函数和字符串操作函数作宏定义重载，即用自定义的mem_alloc函数系列对系统的ma11oc等内存操作函数进行封装，增加内存使用监控代码，再以封装后的代码替换原函数的实现，从而实现函数的宏定义重载；

内存池创建单元，用于在程序初始化启动时根据应用程序实际需求，创建一预定大小的内存池；所述内存池的结构如图2所示，包括：两端保护边界空间和多个内存块，所述内存块包括：内存管理信息块和应用程序数据内存块；

应用程序数据内存块，用于存储应用程序的数据。

所述内存块同时挂接在红黑树和宏定义链表上。

信息上报模块，用于定期上报所述内存泄漏和/或非法访问信息给用户，以便于用户根据所述内存泄漏和/或非法访问信息定位到相关代码；具体的说就是，在应用程序调试过程中，所述信息上报模块定期上报内存泄漏和/或非法访问信息，将内存非法访问信息记录在内存非法访问日志文件(如dmem.log文件)中，该文件记录了内存越界访问、访问无效指针、内存重复分配代码所在源文件、源代码行号和操作的内存地址；将内存泄漏信息记录在内存泄漏日志文件(如memleak文件)中，该文件记录了内存分配代码所在源文件、源代码行号、操作的内存地址、内存分配时间和分配的内存块大小。

本发明实施例所述方法及系统在电信vc项目开发过程中，尤其可以发挥其重要的作用，由于该项目中对diameter协议的解析使用了大量的动态内存分配，因此对于动态内存的分配与管理是决定项目成败的一个重要因素。由于涉及协议解析部分的内存块通常都比较小，且随着项目的进一步开展，程序的代码量和复杂度成倍增加，在这种情况下要定位内存泄漏，特别是定位隐示内存泄漏将变得及其困难。本发明实施例所述方法及系统通过将该工具与工程文件集成在一起进行开发，通过分析工程中内存使用概况，定时观察程序对内存的使用情况，很快诊断出内存泄漏所在，并成功解决，为项目的开展带来很有效的辅助手段。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims

1、一种内存监控管理的方法，其特征在于，包括：

2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤A具体包括：

A1、将内存管理模块源代码添加到目标工程中；

A2、引入重载函数；

A5、设置__MEM_DEBUG__编译选项，该选项控制应用程序编译时是否集成内存管理模块，编译目标工程。

3、根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤A3具体包括：

A31：分配一块预定义大小的内存作为内存池；

4、根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤A3还包括：

A34：将所述内存块同时挂接在红黑树和宏定义链表上。

5、根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述内存管理信息块中记录有内存分配的上下文信息，所述上下文信息包括：源代码文件名称和所在行号。

6、根据权利要求1到3中任意一项所述的方法，其特征在于，所述步骤C具体包括：

定期上报所述内存泄漏和/或非法访问信息给用户；

用户对所述内存非法访问信息进行分析，定位内存非法访问代码行；和/或，比较前后内存泄漏信息是否有差异，当确认有差异时，判定存在内存泄漏，并且定位内存泄漏代码行。

7、一种内存监控管理的系统，其特征在于，包括：

8、根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述集成模块具体包括：

函数重载单元，用于引入重载函数；

9、根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述内存池包括：两端保护边界空间和多个内存块，所述内存块包括：内存管理信息块和应用程序数据内存块；

应用程序数据内存块，用于存储应用程序的数据。