valgrind 是如何工作的？答案

【问题标题】：How does valgrind work?valgrind 是如何工作的？
【发布时间】：2010-12-11 23:46:06
【问题描述】：

有人可以快速解释一下 Valgrind 的工作原理吗？一个例子：它如何知道内存何时分配和释放？

【问题讨论】：

【解决方案1】：

Valgrind 是一个动态二进制分析 (DPA) 工具，它使用动态二进制检测 (DPI) 框架来检查内存分配、检测死锁和分析应用程序。 DPI 框架有自己的低级内存管理器、调度器、线程处理程序和信号处理程序。 Valgrind 工具套件包括类似的工具

Memcheck - 动态跟踪内存分配并报告内存泄漏。
Helgrind - 检测并报告死锁、潜在的数据竞争和锁反转。
Cachegrind - 模拟应用程序如何与系统缓存交互并提供有关缓存未命中的信息。
Nulgrind - 一个从不进行任何分析的简单 valgrind。开发人员将其用于性能基准测试。
Massif - 一种分析应用程序堆内存使用情况的工具。

Valgrind 工具使用反汇编和重新合成机制将应用程序加载到进程中，反汇编应用程序代码，添加用于分析的检测代码，将其组装回来并执行应用程序。它使用 Just Intime Compiler (JIT) 将应用程序与检测代码一起嵌入。

             Valgrind Tool = Valgrind Core + Tool Plugin

Valgrind Core 反汇编应用程序代码并将代码片段传递给工具插件以进行检测。工具插件添加分析代码并将其组装回来。因此，Valgrind 提供了在 Valgrind 框架之上编写我们自己的工具的灵活性。 Valgrind 使用影子寄存器和影子内存来检测读/写指令、读/写系统调用、堆栈和堆分配。

Valgrind 为系统调用提供包装器，并为每个系统调用注册前后回调，以跟踪作为系统调用的一部分访问的内存。因此，Valgrind 是 Linux 操作系统和客户端应用程序之间的操作系统抽象层。

该图说明了 Valgrind 的 8 个阶段：

【讨论】：

能否请您告诉我此信息的来源或包含这些详细信息的任何链接？谢谢。

【解决方案2】：

在这里你可以找到一些不错的信息：

除了熟悉 LD_PRELOAD。

【讨论】：

【解决方案3】：

Valgrind 基本上在“沙盒”中运行您的应用程序。在此沙箱中运行时，它能够插入自己的指令来进行高级调试和分析。

来自手册：

然后，您的程序将在 Valgrind 内核提供的合成 CPU 上运行。当新代码第一次执行时，核心将代码交给选定的工具。该工具将其自己的检测代码添加到此，并将结果返回给核心，核心协调此检测代码的继续执行。

因此，基本上，valgrind 提供了一个虚拟处理器来执行您的应用程序。但是，在处理您的应用程序指令之前，它们会被传递给工具（例如 memcheck）。这些工具有点像插件，它们能够在您的应用程序在处理器上运行之前对其进行修改。

这种方法的好处是您根本不需要修改或重新链接您的程序即可在 valgrind 中运行它。它确实会导致您的程序运行速度变慢，但是 valgrind 并不是用来衡量性能或在您的应用程序正常执行期间运行的，所以这不是一个真正的问题。

【讨论】：

Julian Seward 的这篇文章对 Valgrind 的设计做了一些扩展：courses.cs.washington.edu/courses/cse326/05wi/valgrind-doc/…

【解决方案4】：

Valgrind 基本上是一个执行程序的虚拟机。它是一种虚拟架构，可拦截每个调用以分配/释放内存。

【讨论】：

【解决方案5】：

valgrind 位于您的程序和操作系统之间的一层，拦截对操作系统请求内存（解除）分配的调用并记录正在操作的内容，然后实际分配内存并传回等效的内存。这基本上是大多数代码分析器的工作方式，除了在低得多的级别（系统调用而不是程序函数调用）。

【讨论】：