Documentation/kmemleak.txt

   1 Kernel Memory Leak Detector
   2 ===========================
   3
   4 Introduction
   5 ------------
   6
   7 Kmemleak provides a way of detecting possible kernel memory leaks in a
   8 way similar to a tracing garbage collector
   9 (http://en.wikipedia.org/wiki/Garbage_collection_%28computer_science%29#Tracing_garbage_collectors),
  10 with the difference that the orphan objects are not freed but only
  11 reported via /sys/kernel/debug/kmemleak. A similar method is used by the
  12 Valgrind tool (memcheck --leak-check) to detect the memory leaks in
  13 user-space applications.
  14
  15 Usage
  16 -----
  17
  18 CONFIG_DEBUG_KMEMLEAK in "Kernel hacking" has to be enabled. A kernel
  19 thread scans the memory every 10 minutes (by default) and prints any new
  20 unreferenced objects found. To trigger an intermediate scan and display
  21 all the possible memory leaks:
  22
  23   # mount -t debugfs nodev /sys/kernel/debug/
  24   # cat /sys/kernel/debug/kmemleak
  25
  26 Note that the orphan objects are listed in the order they were allocated
  27 and one object at the beginning of the list may cause other subsequent
  28 objects to be reported as orphan.
  29
  30 Memory scanning parameters can be modified at run-time by writing to the
  31 /sys/kernel/debug/kmemleak file. The following parameters are supported:
  32
  33   off           - disable kmemleak (irreversible)
  34   stack=on      - enable the task stacks scanning
  35   stack=off     - disable the tasks stacks scanning
  36   scan=on       - start the automatic memory scanning thread
  37   scan=off      - stop the automatic memory scanning thread
  38   scan=<secs>   - set the automatic memory scanning period in seconds (0
  39                   to disable it)
  40
  41 Kmemleak can also be disabled at boot-time by passing "kmemleak=off" on
  42 the kernel command line.
  43
  44 Basic Algorithm
  45 ---------------
  46
  47 The memory allocations via kmalloc, vmalloc, kmem_cache_alloc and
  48 friends are traced and the pointers, together with additional
  49 information like size and stack trace, are stored in a prio search tree.
  50 The corresponding freeing function calls are tracked and the pointers
  51 removed from the kmemleak data structures.
  52
  53 An allocated block of memory is considered orphan if no pointer to its
  54 start address or to any location inside the block can be found by
  55 scanning the memory (including saved registers). This means that there
  56 might be no way for the kernel to pass the address of the allocated
  57 block to a freeing function and therefore the block is considered a
  58 memory leak.
  59
  60 The scanning algorithm steps:
  61
  62   1. mark all objects as white (remaining white objects will later be
  63      considered orphan)
  64   2. scan the memory starting with the data section and stacks, checking
  65      the values against the addresses stored in the prio search tree. If
  66      a pointer to a white object is found, the object is added to the
  67      gray list
  68   3. scan the gray objects for matching addresses (some white objects
  69      can become gray and added at the end of the gray list) until the
  70      gray set is finished
  71   4. the remaining white objects are considered orphan and reported via
  72      /sys/kernel/debug/kmemleak
  73
  74 Some allocated memory blocks have pointers stored in the kernel's
  75 internal data structures and they cannot be detected as orphans. To
  76 avoid this, kmemleak can also store the number of values pointing to an
  77 address inside the block address range that need to be found so that the
  78 block is not considered a leak. One example is __vmalloc().
  79
  80 Kmemleak API
  81 ------------
  82
  83 See the include/linux/kmemleak.h header for the functions prototype.
  84
  85 kmemleak_init            - initialize kmemleak
  86 kmemleak_alloc           - notify of a memory block allocation
  87 kmemleak_free            - notify of a memory block freeing
  88 kmemleak_not_leak        - mark an object as not a leak
  89 kmemleak_ignore          - do not scan or report an object as leak
  90 kmemleak_scan_area       - add scan areas inside a memory block
  91 kmemleak_no_scan         - do not scan a memory block
  92 kmemleak_erase           - erase an old value in a pointer variable
  93 kmemleak_alloc_recursive - as kmemleak_alloc but checks the recursiveness
  94 kmemleak_free_recursive  - as kmemleak_free but checks the recursiveness
  95
  96 Dealing with false positives/negatives
  97 --------------------------------------
  98
  99 The false negatives are real memory leaks (orphan objects) but not
 100 reported by kmemleak because values found during the memory scanning
 101 point to such objects. To reduce the number of false negatives, kmemleak
 102 provides the kmemleak_ignore, kmemleak_scan_area, kmemleak_no_scan and
 103 kmemleak_erase functions (see above). The task stacks also increase the
 104 amount of false negatives and their scanning is not enabled by default.
 105
 106 The false positives are objects wrongly reported as being memory leaks
 107 (orphan). For objects known not to be leaks, kmemleak provides the
 108 kmemleak_not_leak function. The kmemleak_ignore could also be used if
 109 the memory block is known not to contain other pointers and it will no
 110 longer be scanned.
 111
 112 Some of the reported leaks are only transient, especially on SMP
 113 systems, because of pointers temporarily stored in CPU registers or
 114 stacks. Kmemleak defines MSECS_MIN_AGE (defaulting to 1000) representing
 115 the minimum age of an object to be reported as a memory leak.
 116
 117 Limitations and Drawbacks
 118 -------------------------
 119
 120 The main drawback is the reduced performance of memory allocation and
 121 freeing. To avoid other penalties, the memory scanning is only performed
 122 when the /sys/kernel/debug/kmemleak file is read. Anyway, this tool is
 123 intended for debugging purposes where the performance might not be the
 124 most important requirement.
 125
 126 To keep the algorithm simple, kmemleak scans for values pointing to any
 127 address inside a block's address range. This may lead to an increased
 128 number of false negatives. However, it is likely that a real memory leak
 129 will eventually become visible.
 130
 131 Another source of false negatives is the data stored in non-pointer
 132 values. In a future version, kmemleak could only scan the pointer
 133 members in the allocated structures. This feature would solve many of
 134 the false negative cases described above.
 135
 136 The tool can report false positives. These are cases where an allocated
 137 block doesn't need to be freed (some cases in the init_call functions),
 138 the pointer is calculated by other methods than the usual container_of
 139 macro or the pointer is stored in a location not scanned by kmemleak.
 140
 141 Page allocations and ioremap are not tracked. Only the ARM and x86
 142 architectures are currently supported.