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linux平台软件动态分析工具valgrind系列工具及其可视化

linux平台软件动态分析工具valgrind系列工具

  • Memcheck–内存检查工具
  • Callgrind–函数调用分析工具
  • Cachegrind–缓存命中分析工具
  • Helgrind–线程分析工具
  • Massif–内存堆栈分析工具

一、Valgrind 概述

Valgrind是一套Linux下,开放源代码(GPL V2)的仿真调试工具的集合。Valgrind由内核(core)以及基于内核的其他调试工具组成。内核类似于一个框架(framework),它模拟了一个CPU环境,并提供服务给其他工具;而其他工具则类似于插件 (plug-in),利用内核提供的服务完成各种特定的内存调试任务。Valgrind的体系结构如下图所示:
Valgrind包括如下一些工具:
Memcheck。这是valgrind应用最广泛的工具,一个重量级的内存检查器,能够发现开发中绝大多数内存错误使用情况,我们主要使用即此工具,默认选项。此工具检查下面的程序错误:使用未初始化的内存 (Use of uninitialised memory)

· 使用已经释放了的内存 (Reading/writing memory after it has been free’d)

· 使用超过 malloc分配的内存空间(Reading/writing off the endof malloc’d blocks)

· 对堆栈的非法访问 (Reading/writing inappropriate areas on the stack)

· 申请的空间是否有释放 (Memory leaks – where pointers to malloc’d blocks are lost forever)

· malloc/free/new/delete申请和释放内存的匹配(Mismatched use of malloc/new/new [] vs free/delete/delete [])

· src和dst的重叠(Overlapping src and dst pointers inmemcpy() and related functions)

Callgrind。收集程序运行时的一些数据,函数调用关系等信息,还可以有选择地进行cache模拟。在运行结束时,它会把分析数据写入一个文件。callgrind_annotate可以把这个文件的内容转化成可读的形式。

Cachegrind。它模拟 CPU中的一级缓存I1,D1和L2二级缓存,能够精确地指出程序中 cache的丢失和命中。如果需要,它还能够为我们提供cache丢失次数,内存引用次数,以及每行代码,每个函数,每个模块,整个程序产生的指令数。这对优化程序有很大的帮助。

Helgrind。它主要用来检查多线程程序中出现的竞争问题。Helgrind寻找内存中被多个线程访问,而又没有一贯加锁的区域,这些区域往往是线程之间失去同步的地方,而且会导致难以发掘的错误。Helgrind实现了名为” Eraser” 的竞争检测算法,并做了进一步改进,减少了报告错误的次数。

Massif。堆栈分析器,它能测量程序在堆栈中使用了多少内存,告诉我们堆块,堆管理块和栈的大小。Massif能帮助我们减少内存的使用,在带有虚拟内存的现代系统中,它还能够加速我们程序的运行,减少程序停留在交换区中的几率。

Extension。可以利用core提供的功能,自己编写特定的内存调试工具。

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