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 the
  20 number of new unreferenced objects found. To display the details of all
  21 the possible memory leaks:
  22
  23   # mount -t debugfs nodev /sys/kernel/debug/
  24   # cat /sys/kernel/debug/kmemleak
  25
  26 To trigger an intermediate memory scan:
  27
  28   # echo scan > /sys/kernel/debug/kmemleak
  29
  30 Note that the orphan objects are listed in the order they were allocated
  31 and one object at the beginning of the list may cause other subsequent
  32 objects to be reported as orphan.
  33
  34 Memory scanning parameters can be modified at run-time by writing to the
  35 /sys/kernel/debug/kmemleak file. The following parameters are supported:
  36
  37   off           - disable kmemleak (irreversible)
  38   stack=on      - enable the task stacks scanning (default)
  39   stack=off     - disable the tasks stacks scanning
  40   scan=on       - start the automatic memory scanning thread (default)
  41   scan=off      - stop the automatic memory scanning thread
  42   scan=<secs>   - set the automatic memory scanning period in seconds
  43                   (default 600, 0 to stop the automatic scanning)
  44   scan          - trigger a memory scan
  45
  46 Kmemleak can also be disabled at boot-time by passing "kmemleak=off" on
  47 the kernel command line.
  48
  49 Memory may be allocated or freed before kmemleak is initialised and
  50 these actions are stored in an early log buffer. The size of this buffer
  51 is configured via the CONFIG_DEBUG_KMEMLEAK_EARLY_LOG_SIZE option.
  52
  53 Basic Algorithm
  54 ---------------
  55
  56 The memory allocations via kmalloc, vmalloc, kmem_cache_alloc and
  57 friends are traced and the pointers, together with additional
  58 information like size and stack trace, are stored in a prio search tree.
  59 The corresponding freeing function calls are tracked and the pointers
  60 removed from the kmemleak data structures.
  61
  62 An allocated block of memory is considered orphan if no pointer to its
  63 start address or to any location inside the block can be found by
  64 scanning the memory (including saved registers). This means that there
  65 might be no way for the kernel to pass the address of the allocated
  66 block to a freeing function and therefore the block is considered a
  67 memory leak.
  68
  69 The scanning algorithm steps:
  70
  71   1. mark all objects as white (remaining white objects will later be
  72      considered orphan)
  73   2. scan the memory starting with the data section and stacks, checking
  74      the values against the addresses stored in the prio search tree. If
  75      a pointer to a white object is found, the object is added to the
  76      gray list
  77   3. scan the gray objects for matching addresses (some white objects
  78      can become gray and added at the end of the gray list) until the
  79      gray set is finished
  80   4. the remaining white objects are considered orphan and reported via
  81      /sys/kernel/debug/kmemleak
  82
  83 Some allocated memory blocks have pointers stored in the kernel's
  84 internal data structures and they cannot be detected as orphans. To
  85 avoid this, kmemleak can also store the number of values pointing to an
  86 address inside the block address range that need to be found so that the
  87 block is not considered a leak. One example is __vmalloc().
  88
  89 Kmemleak API
  90 ------------
  91
  92 See the include/linux/kmemleak.h header for the functions prototype.
  93
  94 kmemleak_init            - initialize kmemleak
  95 kmemleak_alloc           - notify of a memory block allocation
  96 kmemleak_free            - notify of a memory block freeing
  97 kmemleak_not_leak        - mark an object as not a leak
  98 kmemleak_ignore          - do not scan or report an object as leak
  99 kmemleak_scan_area       - add scan areas inside a memory block
 100 kmemleak_no_scan         - do not scan a memory block
 101 kmemleak_erase           - erase an old value in a pointer variable
 102 kmemleak_alloc_recursive - as kmemleak_alloc but checks the recursiveness
 103 kmemleak_free_recursive  - as kmemleak_free but checks the recursiveness
 104
 105 Dealing with false positives/negatives
 106 --------------------------------------
 107
 108 The false negatives are real memory leaks (orphan objects) but not
 109 reported by kmemleak because values found during the memory scanning
 110 point to such objects. To reduce the number of false negatives, kmemleak
 111 provides the kmemleak_ignore, kmemleak_scan_area, kmemleak_no_scan and
 112 kmemleak_erase functions (see above). The task stacks also increase the
 113 amount of false negatives and their scanning is not enabled by default.
 114
 115 The false positives are objects wrongly reported as being memory leaks
 116 (orphan). For objects known not to be leaks, kmemleak provides the
 117 kmemleak_not_leak function. The kmemleak_ignore could also be used if
 118 the memory block is known not to contain other pointers and it will no
 119 longer be scanned.
 120
 121 Some of the reported leaks are only transient, especially on SMP
 122 systems, because of pointers temporarily stored in CPU registers or
 123 stacks. Kmemleak defines MSECS_MIN_AGE (defaulting to 1000) representing
 124 the minimum age of an object to be reported as a memory leak.
 125
 126 Limitations and Drawbacks
 127 -------------------------
 128
 129 The main drawback is the reduced performance of memory allocation and
 130 freeing. To avoid other penalties, the memory scanning is only performed
 131 when the /sys/kernel/debug/kmemleak file is read. Anyway, this tool is
 132 intended for debugging purposes where the performance might not be the
 133 most important requirement.
 134
 135 To keep the algorithm simple, kmemleak scans for values pointing to any
 136 address inside a block's address range. This may lead to an increased
 137 number of false negatives. However, it is likely that a real memory leak
 138 will eventually become visible.
 139
 140 Another source of false negatives is the data stored in non-pointer
 141 values. In a future version, kmemleak could only scan the pointer
 142 members in the allocated structures. This feature would solve many of
 143 the false negative cases described above.
 144
 145 The tool can report false positives. These are cases where an allocated
 146 block doesn't need to be freed (some cases in the init_call functions),
 147 the pointer is calculated by other methods than the usual container_of
 148 macro or the pointer is stored in a location not scanned by kmemleak.
 149
 150 Page allocations and ioremap are not tracked. Only the ARM and x86
 151 architectures are currently supported.