CN107346266A - 基于VxWorks操作系统的内存分配信息跟踪方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于VxWorks操作系统的内存分配信息跟踪方法及装置，涉及嵌入式操作系统领域。该方法包括以下步骤：编译VxWorks操作系统底层的分配函数、释放函数，接管VxWorks操作系统的内存分配接口、释放接口；将内存的特定区域预留出来，划分为若干分配信息块；调用分配内存时，记录分配的地址、字节数、时间戳、分配内存的任务，存储进分配信息块；释放内存的空间时，搜索到相应分配信息块，进行销毁，实现内存信息跟踪；统计内存的使用情况，若分配信息块的数量一直增加，有分配信息块一直没被销毁，推定对应的任务导致内存泄漏，锁定该任务，实现分配轨迹追踪。本发明对内存的泄漏进行精确跟踪和定位，从而解决内存泄漏的问题。

Description

基于VxWorks操作系统的内存分配信息跟踪方法及装置
技术领域
本发明涉及嵌入式操作系统领域，具体是涉及一种基于VxWorks操作系统的内存分配信息跟踪方法及装置。
背景技术
随着嵌入式设备的高速发展，嵌入式操作系统越来越广泛的被使用，其软件系统也越来越复杂，例如，VxWorks操作系统就是一种由风河公司开发的嵌入式操作系统。
对一台PON(Passive Optical Network，无源光网络)系统OLT(Optical LineTerminal，光线路终端)设备，常常需要存储数千个ONU(Optical Network Unit，光网络单元)的用户数据，系统的任务数也达到上百个。此时，系统的内存分配和释放将变得极为频繁，如果程序设计不合理，极有可能在系统运行过程中出现内存泄漏，危及嵌入式系统的稳定，长时间的内存泄漏将导致系统崩溃。
传统方法在应对内存泄漏的定位时，通常是通过对内存分配/释放函数的替换，在分配和释放时记录配置和释放信息，以便定位是否存在内存泄漏，但这种方法存在一些难以克服的问题：
1、需要对全部源码进行库编译，让跟踪函数链接到每个上层应用的库里；
2、如果malloc/free已经在模块内被替换，应用此方法，需要在模块内修改最底层的内存分配释放函数，否则无效；
3、只能跟踪最底层的malloc/free函数，无法跟踪上级调用，在很多情况下，难以定位问题。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种基于VxWorks操作系统的内存分配信息跟踪方法及装置，对内存的泄漏进行精确跟踪和定位，从而解决内存泄漏的问题。
本发明提供一种基于VxWorks操作系统的内存分配信息跟踪方法，包括以下步骤：
A、编译VxWorks操作系统底层的分配函数、释放函数，接管VxWorks操作系统的内存分配接口、释放接口；
B、将内存的特定区域预留出来，划分为若干分配信息块；调用VxWorks操作系统的分配内存时，记录分配的地址、字节数、时间戳、分配内存的任务，存储进分配信息块；释放内存的空间时，搜索到相应分配信息块，进行销毁，实现内存信息跟踪；
C、统计内存的使用情况，如果分配信息块的数量一直增加，有分配信息块一直没有被销毁，推定该分配信息块对应的任务导致内存泄漏，锁定该任务，实现分配轨迹追踪。
在上述技术方案的基础上，步骤C中，统计内存的使用情况时，统计分配次数、释放次数、分配总的字节数、分配频率。
在上述技术方案的基础上，步骤C中，还包括以下步骤：如果发现内存中某个任务的分配异常，跟踪该任务的分配调用轨迹，定位内存分配的上层函数。
在上述技术方案的基础上，所述跟踪该任务的分配调用轨迹，定位内存分配的上层函数的过程为：调用VxWorks操作系统的任务栈空间跟踪功能，在应用层软件嵌套调用分配函数，从栈顶逐层跟踪，跟踪2～40层的分配上级调用层次，根据实际情况，分析出内存泄漏的泄漏点。
本发明还提供一种基于VxWorks操作系统的内存分配信息跟踪系统，该系统包括编译单元、内存信息跟踪单元、分配轨迹追踪单元，其中：
编译单元用于：编译VxWorks操作系统底层的分配函数、释放函数，接管VxWorks操作系统的内存分配接口、释放接口；
内存信息跟踪单元用于：将内存的特定区域预留出来，划分为若干分配信息块；调用VxWorks操作系统的分配内存时，记录分配的地址、字节数、时间戳、分配内存的任务信息，存储进分配信息块；释放内存的空间时，搜索到相应分配信息块，进行销毁，实现内存信息跟踪；
分配轨迹追踪单元用于：统计内存的使用情况，如果分配信息块的数量一直增加，有分配信息块一直没有被销毁，推定该分配信息块对应的任务导致内存泄漏，锁定该任务，实现分配轨迹追踪。
在上述技术方案的基础上，所述分配轨迹追踪单元统计内存的使用情况时，统计分配次数、释放次数、分配总的字节数、分配频率。
在上述技术方案的基础上，所述分配轨迹追踪单元如果发现内存中某个任务的分配异常，跟踪该任务的分配调用轨迹，定位内存分配的上层函数。
在上述技术方案的基础上，所述分配轨迹追踪单元调用VxWorks操作系统的任务栈空间跟踪功能，在应用层软件嵌套调用分配函数，从栈顶逐层跟踪，跟踪2～40层的分配上级调用层次，根据实际情况，分析出内存泄漏的泄漏点。
与现有技术相比，本发明的优点如下：
(1)本发明编译VxWorks操作系统底层的分配函数、释放函数，接管VxWorks操作系统的内存分配接口、释放接口；将内存的特定区域预留出来，划分为若干分配信息块；调用VxWorks操作系统的分配内存时，记录分配的地址、字节数、时间戳、分配内存的任务，存储进分配信息块；释放内存的空间时，搜索到相应分配信息块，进行销毁，实现内存信息跟踪；统计内存的使用情况，如果分配信息块的数量一直增加，有分配信息块一直没有被销毁，推定该分配信息块对应的任务导致内存泄漏，锁定该任务，实现分配轨迹追踪。本发明不需要被检测模块源码修改和替换，增加内存跟踪模块的库之后，原代码和库无需任何修改，就能够被跟踪和检查。在需要跟踪内存分配/释放信息时，在内存反复使用过程中，对内存的泄漏进行精确跟踪和定位，从而解决内存泄漏的问题。
(2)如果发现内存中某个任务的分配异常，跟踪该任务的分配调用轨迹，定位内存分配的上层函数。本发明能够跟踪调用内存分配的任务信息。
(3)本发明调用VxWorks操作系统的任务栈空间跟踪功能，在应用层软件嵌套调用分配函数，从栈顶逐层跟踪，跟踪2～40层的分配上级调用层次，根据实际情况，分析出内存泄漏的泄漏点。本发明还能够跟踪调用分配栈轨迹，记录内存分配调用的整个过程。
附图说明
图1是本发明实施例中基于VxWorks操作系统的内存分配信息跟踪方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细描述。
参见图1所示，本发明实施例提供一种基于VxWorks操作系统的内存分配信息跟踪方法，包括以下步骤：
A、编译VxWorks操作系统底层的分配函数、释放函数，接管VxWorks操作系统的内存分配接口、释放接口；VxWorks操作系统内其他模块无需做修改；
B、将内存的特定区域预留出来，划分为若干分配信息块；调用VxWorks操作系统的分配内存时，记录分配的地址、字节数、时间戳、分配内存的任务，存储进分配信息块；释放内存的空间时，搜索到相应分配信息块，进行销毁，实现内存信息跟踪；
C、统计内存的使用情况，如果分配信息块的数量一直增加，有分配信息块一直没有被销毁，推定该分配信息块对应的任务导致内存泄漏，锁定该任务，实现分配轨迹追踪。
步骤C中，统计内存的使用情况时，统计分配次数(malloc_count)、释放次数(free_count)、分配总的字节数(malloc_bytes)、分配频率(malloc_freq)。
步骤C中，还包括以下步骤：如果发现内存中某个任务的分配异常，例如：出现频繁的大量malloc调用和字节数，跟踪该任务的分配调用轨迹，定位内存分配的上层函数。
跟踪该任务的分配调用轨迹，定位内存分配的上层函数的过程为：调用VxWorks操作系统的任务栈空间跟踪功能，在应用层软件嵌套调用分配函数，从栈顶逐层跟踪，跟踪2～40层的分配上级调用层次，根据实际情况，分析出内存泄漏的泄漏点。
本发明实施例还提供一种基于VxWorks操作系统的内存分配信息跟踪系统，该系统包括编译单元、内存信息跟踪单元、分配轨迹追踪单元，其中：
编译单元用于：编译VxWorks操作系统底层的分配函数、释放函数，接管VxWorks操作系统的内存分配接口、释放接口；
内存信息跟踪单元用于：将内存的特定区域预留出来，划分为若干分配信息块；调用VxWorks操作系统的分配内存时，记录分配的地址、字节数、时间戳、分配内存的任务信息，存储进分配信息块；释放内存的空间时，搜索到相应分配信息块，进行销毁，实现内存信息跟踪；
分配轨迹追踪单元用于：统计内存的使用情况，如果分配信息块的数量一直增加，有分配信息块一直没有被销毁，推定该分配信息块对应的任务导致内存泄漏，锁定该任务，实现分配轨迹追踪。
分配轨迹追踪单元统计内存的使用情况时，统计分配次数(malloc_count)、释放次数(free_count)、分配总的字节数(malloc_bytes)、分配频率(malloc_freq)。
分配轨迹追踪单元如果发现内存中某个任务的分配异常，例如：出现频繁的大量malloc调用和字节数，跟踪该任务的分配调用轨迹，定位内存分配的上层函数：分配轨迹追踪单元调用VxWorks操作系统的任务栈空间跟踪功能，在应用层软件嵌套调用分配函数，从栈顶逐层跟踪，跟踪2～40层的分配上级调用层次，根据实际情况，分析出内存泄漏的泄漏点。
下面举例说明。
首先，编译VxWorks操作系统底层的分配函数、释放函数，接管VxWorks操作系统的内存分配接口、释放接口；VxWorks操作系统内其他模块无需做修改；
然后，使能内存分配信息跟踪功能：
在命令行中调用命令set malloc_debug enable，开始记录VxWorks操作系统中各任务的内存分配/释放，实现内存信息跟踪。
查看内存分配统计信息：调用命令show malloc_debug statis；
继续查看内存分配统计情况：show malloc_debug detail；
Show malloc_debug detail命令显示的每一条记录为一次内存的分配记录，通常内存分配/释放配对出现，在一个稳定的VxWorks操作系统中，分配的记录数目基本保持稳定，不会大幅增加，如果分配记录一直增加，VxWorks操作系统可能存在内存泄漏，VxWorks操作系统将在内存耗尽后崩溃或出现异常。以此案为例，tIGMPv3任务有一条存在51秒的记录。
追踪任务的分配轨迹：
当发现出现异常的分配记录时，可以通过追踪分配轨迹定位内存分配的上层函数，以上图中的tIGMPv3任务为例，追踪此任务的上层分配轨迹，层数为4(缺省)。
通过跟踪栈任务，可以定位到上层调用内存分配的函数为igmp_join_add_group。
本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种修改和变型，倘若这些修改和变型在本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则这些修改和变型也在本发明的保护范围之内。
说明书中未详细描述的内容为本领域技术人员公知的现有技术。

Claims (8)

1.一种基于VxWorks操作系统的内存分配信息跟踪方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、编译VxWorks操作系统底层的分配函数、释放函数，接管VxWorks操作系统的内存分配接口、释放接口；
B、将内存的特定区域预留出来，划分为若干分配信息块；调用VxWorks操作系统的分配内存时，记录分配的地址、字节数、时间戳、分配内存的任务，存储进分配信息块；释放内存的空间时，搜索到相应分配信息块，进行销毁，实现内存信息跟踪；
C、统计内存的使用情况，如果分配信息块的数量一直增加，有分配信息块一直没有被销毁，推定该分配信息块对应的任务导致内存泄漏，锁定该任务，实现分配轨迹追踪。
2.如权利要求1所述的基于VxWorks操作系统的内存分配信息跟踪方法，其特征在于：步骤C中，统计内存的使用情况时，统计分配次数、释放次数、分配总的字节数、分配频率。
3.如权利要求2所述的基于VxWorks操作系统的内存分配信息跟踪方法，其特征在于：步骤C中，还包括以下步骤：如果发现内存中某个任务的分配异常，跟踪该任务的分配调用轨迹，定位内存分配的上层函数。
4.如权利要求3所述的基于VxWorks操作系统的内存分配信息跟踪方法，其特征在于：所述跟踪该任务的分配调用轨迹，定位内存分配的上层函数的过程为：调用VxWorks操作系统的任务栈空间跟踪功能，在应用层软件嵌套调用分配函数，从栈顶逐层跟踪，跟踪2～40层的分配上级调用层次，根据实际情况，分析出内存泄漏的泄漏点。
5.一种基于VxWorks操作系统的内存分配信息跟踪系统，其特征在于：该系统包括编译单元、内存信息跟踪单元、分配轨迹追踪单元，其中：
编译单元用于：编译VxWorks操作系统底层的分配函数、释放函数，接管VxWorks操作系统的内存分配接口、释放接口；
内存信息跟踪单元用于：将内存的特定区域预留出来，划分为若干分配信息块；调用VxWorks操作系统的分配内存时，记录分配的地址、字节数、时间戳、分配内存的任务信息，存储进分配信息块；释放内存的空间时，搜索到相应分配信息块，进行销毁，实现内存信息跟踪；
分配轨迹追踪单元用于：统计内存的使用情况，如果分配信息块的数量一直增加，有分配信息块一直没有被销毁，推定该分配信息块对应的任务导致内存泄漏，锁定该任务，实现分配轨迹追踪。
6.如权利要求5所述的基于VxWorks操作系统的内存分配信息跟踪系统，其特征在于：所述分配轨迹追踪单元统计内存的使用情况时，统计分配次数、释放次数、分配总的字节数、分配频率。
7.如权利要求6所述的基于VxWorks操作系统的内存分配信息跟踪系统，其特征在于：所述分配轨迹追踪单元如果发现内存中某个任务的分配异常，跟踪该任务的分配调用轨迹，定位内存分配的上层函数。
8.如权利要求7所述的基于VxWorks操作系统的内存分配信息跟踪系统，其特征在于：所述分配轨迹追踪单元调用VxWorks操作系统的任务栈空间跟踪功能，在应用层软件嵌套调用分配函数，从栈顶逐层跟踪，跟踪2～40层的分配上级调用层次，根据实际情况，分析出内存泄漏的泄漏点。
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