php如何进行内存调试

-与Zend Memory Manager相比，Valgrind显然是更好的工具，可以查找泄漏和其他与内存相关的问题。您应该始终在代码上运行valgrind，这实际上是每个C程序员都必须执行的步骤。无论是因为崩溃而想要找到并调试它，还是作为看起来好像没有任何坏处的高质量工具来运行它，valgrind都是这种工具，它可以指出隐藏的瑕疵，准备好将其吹拂一次或以后。即使您认为代码似乎一切都很好，也可以使用它：您可能会感到惊讶。

Warning

您**必须在程序上使用valgrind(或任何内存调试器)。对于每个强大的C程序，要不调试内存就不可能100％充满信心。内存错误会导致有害的安全问题，并且程序崩溃通常取决于许多参数，通常是随机的。

内存泄漏检测示例

入门

Valgrind是一个完整的堆内存调试器。它还可以调试过程内存映射和功能堆栈。请在其文档中获取更多信息。

让我们去检测动态内存泄漏，并尝试一个简单的，最常见的泄漏：

PHP_RINIT_FUNCTION(pib)
{
    void *foo = emalloc(128);
}

上面的代码每次请求都会泄漏128字节，因为它没有与此类缓冲区有关的efree()相关调用。由于它是对emalloc()的调用，因此会通过Zend Memory Manager，因此稍后会警告我们就像我们在ZendMM章节中看到的那样。我们还要看看valgrind是否可以注意到泄漏：

> ZEND_DONT_UNLOAD_MODULES=1 USE_ZEND_ALLOC=0 valgrind --leak-check=full --suppressiOns=/path/to/suppression
--show-reachable=yes --track-origins=yes ~/myphp/bin/php -dextension=pib.so /tmp/foo.php

我们使用valgrind启动PHP-CLI进程。我们在这里假设一个名为“ pib”的扩展名。这是输出：

==28104== 128 bytes in 1 blocks are definitely lost in loss record 1 of 1
==28104==    at 0x4C2DB8F: malloc (in /usr/lib/valgrind/vgpreload_memcheck-amd64-linux.so)
==28104==    by 0xA3701E: __zend_malloc (zend_alloc.c:2820)
==28104==    by 0xA362E7: _emalloc (zend_alloc.c:2413)
==28104==    by 0xE896F99: zm_activate_pib (pib.c:1880)
==28104==    by 0xA79F1B: zend_activate_modules (zend_API.c:2537)
==28104==    by 0x9D31D3: php_request_startup (main.c:1673)
==28104==    by 0xB5909A: do_cli (php_cli.c:964)
==28104==    by 0xB5A423: main (php_cli.c:1381)

==28104== LEAK SUMMARY:
==28104==    definitely lost: 128 bytes in 1 blocks
==28104==    indirectly lost: 0 bytes in 0 blocks
==28104==    possibly lost: 0 bytes in 0 blocks
==28104==    still reachable: 0 bytes in 0 blocks
==28104==    suppressed: 7,883 bytes in 40 blocks

在我们看来，“绝对失落”是我们必须关注的。

Note

有关memcheck输出的不同字段的详细信息，请查看。

Note

我们使用USE_ZEND_ALLOC = 0禁用并完全绕过Zend Memory Manager。对其API的每次调用(例如emalloc())将直接导致libc调用，就像我们在calgrind输出堆栈帧上可以看到的那样。

Valgrind抓住了我们的漏洞。

很容易，现在我们可以使用持久分配(也就是绕过ZendMM并使用传统libc的动态内存分配)来产生泄漏。走：

PHP_RINIT_FUNCTION(pib)
{
    void *foo = malloc(128);
}

这是报告：

==28758==    128 bytes in 1 blocks are definitely lost in loss record 1 of 1
==28758==    at 0x4C2DB8F: malloc (in /usr/lib/valgrind/vgpreload_memcheck-amd64-linux.so)
==28758==    by 0xE896F82: zm_activate_pib (pib.c:1880)
==28758==    by 0xA79F1B: zend_activate_modules (zend_API.c:2537)
==28758==    by 0x9D31D3: php_request_startup (main.c:1673)
==28758==    by 0xB5909A: do_cli (php_cli.c:964)
==28758==    by 0xB5A423: main (php_cli.c:1381)

也抓到了。

Note

Valgrind确实可以捕获所有内容。巨大的进程内存映射中某个地方的每一个被遗忘的小字节都会被valgrind的眼睛报告。您无法通过。

更复杂的用例

这是一个更复杂的设置。您可以在下面的代码中发现泄漏吗？

static zend_array ar;

PHP_MINIT_FUNCTION(pib)
{
    zend_string *str;
    zval string;

    str = zend_string_init("yo", strlen("yo"), 1);
    ZVAL_STR(&string, str);

    zend_hash_init(&ar, 8, NULL, ZVAL_PTR_DTOR, 1);
    zend_hash_next_index_insert(&ar, &string);
}

这里有两个泄漏。首先，我们分配一个zend_string，但我们没有释放它。其次，我们分配一个新的zend_hash，但是我们也不释放它。让我们用valgrind启动它，然后查看结果：

==31316== 296 (264 direct, 32 indirect) bytes in 1 blocks are definitely lost in loss record 1 of 2
==32006==    by 0xA3701E: __zend_malloc (zend_alloc.c:2820)
==32006==    by 0xA814B2: zend_hash_real_init_ex (zend_hash.c:133)
==32006==    by 0xA816D2: zend_hash_check_init (zend_hash.c:161)
==32006==    by 0xA83552: _zend_hash_index_add_or_update_i (zend_hash.c:714)
==32006==    by 0xA83D58: _zend_hash_next_index_insert (zend_hash.c:841)
==32006==    by 0xE896AF4: zm_startup_pib (pib.c:1781)
==32006==    by 0xA774F7: zend_startup_module_ex (zend_API.c:1843)
==32006==    by 0xA77559: zend_startup_module_zval (zend_API.c:1858)
==32006==    by 0xA85AF5: zend_hash_apply (zend_hash.c:1508)
==32006==    by 0xA77B25: zend_startup_modules (zend_API.c:1969)

==31316== 32 bytes in 1 blocks are indirectly lost in loss record 2 of 2
==31316==    by 0xA3701E: __zend_malloc (zend_alloc.c:2820)
==31316==    by 0xE880B0D: zend_string_alloc (zend_string.h:122)
==31316==    by 0xE880B76: zend_string_init (zend_string.h:158)
==31316==    by 0xE896F9D: zm_activate_pib (pib.c:1781)
==31316==    by 0xA79F1B: zend_activate_modules (zend_API.c:2537)
==31316==    by 0x9D31D3: php_request_startup (main.c:1673)
==31316==    by 0xB5909A: do_cli (php_cli.c:964)
==31316==    by 0xB5A423: main (php_cli.c:1381)

==31316== LEAK SUMMARY:
==31316== definitely lost: 328 bytes in 2 blocks

如预期的那样，两个泄漏都被报告。如您所见，valgrind是准确的，它将您的眼睛放在需要的地方。

现在修复它们：

PHP_MSHUTDOWN_FUNCTION(pib)
{
    zend_hash_destroy(&ar);
}

我们在PHP程序结束时在MSHUTDOWN中销毁了持久数组。创建它时，我们将其作为析构函数传递给ZVAL_PTR_DTOR，它将在插入的所有项目上运行该回调。这是zval的析构函数，它将破坏zval分析它们的内容。对于IS_STRING类型，析构函数将释放zend_string并在必要时释放它。做完了

Note

如您所见，PHP-像任何C语言强程序一样-充满了嵌套的指针。zend_string封装在zval中，其本身是zend_array的一部分。泄漏数组显然会泄漏zval和zend_string，但是zvals没有分配堆(我们在堆栈上分配)，因此没有泄漏报告。您应该习惯这样一个事实，即忘记释放/释放诸如zend_array之类的复合结构会导致大量泄漏，因为结构经常会嵌入结构，嵌入结构等。

缓冲区上溢/下溢检测

内存泄漏很糟糕。这将导致您的程序一次或以后触发OOM，并且将大大降低主机的速度，因为随着时间的流逝，后者将获得越来越少的可用内存。这是内存泄漏的征兆。

但是更糟的是：缓冲区越界访问。访问超出分配限制的指针是许多邪恶操作(例如在计算机上获得root shell)的根源，因此您绝对应该防止它们。较轻的越界访问也经常会由于内存损坏而导致程序崩溃。但是，这全部取决于硬件目标计算机，使用的编译器和选项，操作系统内存布局，使用的libc等……许多因素。

因此，越界访问非常令人讨厌，它们是炸弹，可能会爆炸，也可能不会爆炸，或者在一分钟内，或者如果您非常幸运，它们将永远不会爆炸。

• Valgrind *是一个内存调试器，因此能够检测到来自任何内存区域(堆和堆栈)的任何越界访问。这与查找泄漏使用的是相同的memcheck工具。

让我们看一个简单的例子：

PHP_MINIT_FUNCTION(pib)
{
    char *foo = malloc(16);
    foo[16] = &＃39;a&＃39;;
    foo[-1] = &＃39;a&＃39;;
}

这段代码分配了一个缓冲区，并故意在边界后一个字节和边界后一个字节写入数据。现在，如果您运行这样的代码，您就有大约两次机会中有一次立即崩溃，然后随机崩溃。您可能还已经在PHP中创建了一个安全漏洞，但是它可能无法被远程利用(这种行为很少见)。

Warning

越界访问导致不确定的行为。无法预料会发生什么，但是请确保它不好(立即崩溃)或可怕(安全问题)。记得。

让我们问一下valgrind，使用与之前完全相同的命令行来启动它，除了输出内容外，其他都没有改变：

==12802== Invalid write of size 1
==12802==    at 0xE896A98: zm_startup_pib (pib.c:1772)
==12802==    by 0xA774F7: zend_startup_module_ex (zend_API.c:1843)
==12802==    by 0xA77559: zend_startup_module_zval (zend_API.c:1858)
==12802==    by 0xA85AF5: zend_hash_apply (zend_hash.c:1508)
==12802==    by 0xA77B25: zend_startup_modules (zend_API.c:1969)
==12802==    by 0x9D4541: php_module_startup (main.c:2260)
==12802==    by 0xB5802F: php_cli_startup (php_cli.c:427)
==12802==    by 0xB5A367: main (php_cli.c:1348)
==12802==  Address 0xeb488f0 is 0 bytes after a block of size 16 alloc&＃39;d
==12802==    at 0x4C2DB8F: malloc (in /usr/lib/valgrind/vgpreload_memcheck-amd64-linux.so)
==12802==    by 0xE896A85: zm_startup_pib (pib.c:1771)
==12802==    by 0xA774F7: zend_startup_module_ex (zend_API.c:1843)
==12802==    by 0xA77559: zend_startup_module_zval (zend_API.c:1858)
==12802==    by 0xA85AF5: zend_hash_apply (zend_hash.c:1508)
==12802==    by 0xA77B25: zend_startup_modules (zend_API.c:1969)
==12802==    by 0x9D4541: php_module_startup (main.c:2260)
==12802==    by 0xB5802F: php_cli_startup (php_cli.c:427)
==12802==    by 0xB5A367: main (php_cli.c:1348)
==12802==
==12802== Invalid write of size 1
==12802==    at 0xE896AA6: zm_startup_pib (pib.c:1773)
==12802==    by 0xA774F7: zend_startup_module_ex (zend_API.c:1843)
==12802==    by 0xA77559: zend_startup_module_zval (zend_API.c:1858)
==12802==    by 0xA85AF5: zend_hash_apply (zend_hash.c:1508)
==12802==    by 0xA77B25: zend_startup_modules (zend_API.c:1969)
==12802==    by 0x9D4541: php_module_startup (main.c:2260)
==12802==    by 0xB5802F: php_cli_startup (php_cli.c:427)
==12802==    by 0xB5A367: main (php_cli.c:1348)
==12802==  Address 0xeb488df is 1 bytes before a block of size 16 alloc&＃39;d
==12802==    at 0x4C2DB8F: malloc (in /usr/lib/valgrind/vgpreload_memcheck-amd64-linux.so)
==12802==    by 0xE896A85: zm_startup_pib (pib.c:1771)
==12802==    by 0xA774F7: zend_startup_module_ex (zend_API.c:1843)
==12802==    by 0xA77559: zend_startup_module_zval (zend_API.c:1858)
==12802==    by 0xA85AF5: zend_hash_apply (zend_hash.c:1508)
==12802==    by 0xA77B25: zend_startup_modules (zend_API.c:1969)
==12802==    by 0x9D4541: php_module_startup (main.c:2260)
==12802==    by 0xB5802F: php_cli_startup (php_cli.c:427)
==12802==    by 0xB5A367: main (php_cli.c:1348)

这两个无效的写入都已被检测到，现在您的目标是跟踪并修复它们。

在这里，我们使用了一个示例，其中我们超出范围地写入内存，这是最糟糕的情况，因为您的写入操作成功后(可能会立即导致SIGSEGV)将覆盖该指针旁边的一些关键区域。当我们使用libc的malloc()进行分配时，我们将覆盖libc用于管理和跟踪其分配的关键头尾块。取决于许多因素(平台，使用的libc，如何编译等等)，这将导致崩溃。

Valgrind也可能报告无效读取。这意味着您将在分配的指针的范围之外执行内存读取操作。更好的情况是块被覆盖，但您仍然不应该访问内存区域，在这种情况下又可能会导致立即崩溃，或者稍后崩溃，或者永远不会访问？不要那样做

Note

一旦您在valgrind的输出中读取“ Invalid”，那对您来说真的很不好。无论是无效的读取还是写入，您的代码中都存在问题，因此您应该将这个问题视为高风险：现在就真正修复它。

这是有关字符串连接的第二个示例：

char *foo = strdup("foo");
char *bar = strdup("bar");

char *foobar = malloc(strlen("foo") + strlen("bar"));

memcpy(foobar, foo, strlen(foo));
memcpy(foobar + strlen("foo"), bar, strlen(bar));

fprintf(stderr, "%s", foobar);

free(foo);
free(bar);
free(foobar);

你能发现问题吗？

让我们问一下valgrind：

==13935== Invalid read of size 1
==13935==    at 0x4C30F74: strlen (in /usr/lib/valgrind/vgpreload_memcheck-amd64-linux.so)
==13935==    by 0x768203E: fputs (iofputs.c:33)
==13935==    by 0xE896B91: zm_startup_pib (pib.c:1779)
==13935==    by 0xA774F7: zend_startup_module_ex (zend_API.c:1843)
==13935==    by 0xA77559: zend_startup_module_zval (zend_API.c:1858)
==13935==    by 0xA85AF5: zend_hash_apply (zend_hash.c:1508)
==13935==    by 0xA77B25: zend_startup_modules (zend_API.c:1969)
==13935==    by 0x9D4541: php_module_startup (main.c:2260)
==13935==    by 0xB5802F: php_cli_startup (php_cli.c:427)
==13935==    by 0xB5A367: main (php_cli.c:1348)
==13935==  Address 0xeb48986 is 0 bytes after a block of size 6 alloc&＃39;d
==13935==    at 0x4C2DB8F: malloc (in /usr/lib/valgrind/vgpreload_memcheck-amd64-linux.so)
==13935==    by 0xE896B14: zm_startup_pib (pib.c:1774)
==13935==    by 0xA774F7: zend_startup_module_ex (zend_API.c:1843)
==13935==    by 0xA77559: zend_startup_module_zval (zend_API.c:1858)
==13935==    by 0xA85AF5: zend_hash_apply (zend_hash.c:1508)
==13935==    by 0xA77B25: zend_startup_modules (zend_API.c:1969)
==13935==    by 0x9D4541: php_module_startup (main.c:2260)
==13935==    by 0xB5802F: php_cli_startup (php_cli.c:427)
==13935==    by 0xB5A367: main (php_cli.c:1348)

第1779行指向fprintf()调用。该调用确实要求fputs()，其本身称为strlen()(均来自libc)，在这里strlen()读取1个字节无效。

我们只是忘记了\ 0来终止我们的字符串。我们传递fprintf()无效的字符串。它首先尝试计算调用strlen()的字符串的长度。然后strlen()将扫描缓冲区，直到找到\ 0，并且它将扫描缓冲区的边界，因为我们忘记了对其进行零终止。我们在这里很幸运，strlen()仅从末尾传递一个字节。那可能更多，并且可能崩溃了，因为我们真的不知道下一个\ 0在内存中的位置，这是随机的。

解：

size_t len   = strlen("foo") + strlen("bar") + 1;   /* note the +1 for \0 */
char *foobar = malloc(len);

/* ... ... same code ... ... */

foobar[len - 1] = &＃39;\0&＃39;; /* terminate the string properly */

Note

上述错误是C语言中最常见的错误之一。它们被称为一次性错误：您忘记仅分配一个字节，但是由于以下原因，您将在代码中产生大量问题那。

最后，这里是最后一个示例，展示了一个有余使用的场景。这也是C编程中的一个非常常见的错误，与错误的内存访问一样严重：它创建了安全缺陷，可能导致非常讨厌的行为。显然，valgrind可以检测到无用后使用。这是一个：

char *foo = strdup("foo");
free(foo);

memcpy(foo, "foo", sizeof("foo"));

同样，这里是一个与PHP无关的PHP场景。我们释放一个指针，然后再使用它。这是一个大错误。让我们问一下valgrind：

==14594== Invalid write of size 1
==14594==    at 0x4C3245C: memcpy@GLIBC_2.2.5 (in /usr/lib/valgrind/vgpreload_memcheck-amd64-linux.so)
==14594==    by 0xE896AA1: zm_startup_pib (pib.c:1774)
==14594==    by 0xA774F7: zend_startup_module_ex (zend_API.c:1843)
==14594==    by 0xA77559: zend_startup_module_zval (zend_API.c:1858)
==14594==    by 0xA85AF5: zend_hash_apply (zend_hash.c:1508)
==14594==    by 0xA77B25: zend_startup_modules (zend_API.c:1969)
==14594==    by 0x9D4541: php_module_startup (main.c:2260)
==14594==    by 0xB5802F: php_cli_startup (php_cli.c:427)
==14594==    by 0xB5A367: main (php_cli.c:1348)
==14594==  Address 0xeb488e0 is 0 bytes inside a block of size 4 free&＃39;d
==14594==    at 0x4C2EDEB: free (in /usr/lib/valgrind/vgpreload_memcheck-amd64-linux.so)
==14594==    by 0xE896A86: zm_startup_pib (pib.c:1772)
==14594==    by 0xA774F7: zend_startup_module_ex (zend_API.c:1843)
==14594==    by 0xA77559: zend_startup_module_zval (zend_API.c:1858)
==14594==    by 0xA85AF5: zend_hash_apply (zend_hash.c:1508)
==14594==    by 0xA77B25: zend_startup_modules (zend_API.c:1969)
==14594==    by 0x9D4541: php_module_startup (main.c:2260)
==14594==    by 0xB5802F: php_cli_startup (php_cli.c:427)
==14594==    by 0xB5A367: main (php_cli.c:1348)
==14594==  Block was alloc&＃39;d at
==14594==    at 0x4C2DB8F: malloc (in /usr/lib/valgrind/vgpreload_memcheck-amd64-linux.so)
==14594==    by 0x769E8D9: strdup (strdup.c:42)
==14594==    by 0xE896A70: zm_startup_pib (pib.c:1771)
==14594==    by 0xA774F7: zend_startup_module_ex (zend_API.c:1843)
==14594==    by 0xA77559: zend_startup_module_zval (zend_API.c:1858)
==14594==    by 0xA85AF5: zend_hash_apply (zend_hash.c:1508)
==14594==    by 0xA77B25: zend_startup_modules (zend_API.c:1969)
==14594==    by 0x9D4541: php_module_startup (main.c:2260)
==14594==    by 0xB5802F: php_cli_startup (php_cli.c:427)
==14594==    by 0xB5A367: main (php_cli.c:1348)

这里的一切再次变得清晰。

结论

在投入生产之前，请使用内存调试器。正如您在本章中学到的那样，您在计算中忘记的小字节可能导致可利用的安全漏洞。它还经常(非常频繁地)导致简单的崩溃。这意味着您的扩展很酷，可以减少整个服务器(服务器)及其每个客户端的数量。

C是一种非常严格的编程语言。您将获得数十亿字节的内存来进行编程，并且必须安排这些内存来执行一些计算。但是请不要搞砸这种强大的功能：在最好的情况下(罕见)，什么都不会发生，在更坏的情况下(非常常见)，您会在这里和那里随机崩溃，在最坏的情况下，您会创建一个漏洞在恰好可以被远程利用的程序中...

您的工具娴熟，聪明，请确实照顾机器内存。

以上就是php如何进行内存调试的详细内容，更多请关注 第一PHP社区 其它相关文章！