PHP에서 메모리 디버깅을 수행하는 방법-PHP 튜토리얼-php.cn

메모리 디버깅 是 이 장에서는 PHP 소스 코드의 메모리 디버깅에 대해 간략하게 소개합니다. 이것은 완전한 과정은 아닙니다. 메모리 디버깅은 어렵지 않지만 이를 사용하는 데 약간의 경험이 필요하며 C로 작성된 코드를 디자인할 때 많은 연습을 해야 할 것입니다. 여기서는 매우 유명한 메모리 디버거인 PHP에서 메모리 디버깅을 수행하는 방법 valgrind

를 소개하고 이를 PHP와 함께 사용하여 메모리 문제를 디버깅하는 방법을 소개합니다.

관련 학습 권장 사항: 초보부터 마스터까지 PHP 프로그래밍

Valgrind 소개Valgrind는 많은 Unix 환경에서 사용되는 잘 알려진 도구이며 C/C++로 작성된 모든 소프트웨어에서 흔히 발생하는 많은 메모리 문제를 디버깅할 수 있습니다. . Valgrind는 메모리 디버깅을 위한 다목적 프런트 엔드 도구입니다. 가장 일반적으로 사용되는 하위 수준 도구는 "memcheck"입니다. 작동 방식은 각 libc의 힙 할당을 자체 힙 할당으로 대체하고 이를 사용하여 수행하는 작업을 추적하는 것입니다. "massif"에도 관심이 있을 수 있습니다. 이는 프로그램의 일반적인 힙 메모리 사용량을 이해하는 데 유용한 메모리 추적기입니다.

참고

더 자세히 이해하려면 Valgrind 설명서를 읽어야 합니다. 몇 가지 훌륭한 예와 함께 잘 작성되었습니다.

메모리 할당 교체를 수행하려면 프로파일링하려는 프로그램(이 경우 PHP)을 valgrind를 통해 실행해야 합니다. 즉, valgrind 바이너리를 시작해야 합니다.

valgrind가 모든 libc의 힙 할당을 교체하고 추적하면 디버거 속도가 크게 느려지는 경향이 있습니다. PHP의 경우에는 이를 알 수 있습니다. PHP 속도 저하가 그렇게 심하지는 않지만, 눈에 띄게 느껴지더라도 걱정하지 마십시오. 정상적인 현상입니다.

Valgrind는 여러분이 사용할 수 있는 유일한 도구는 아니지만 가장 일반적으로 사용되는 도구입니다. Dr.Memory, LeakSanitizer, Electric Fence, AddressSanitizer와 같은 다른 도구도 있습니다.

시작하기 전에

다음은 메모리 디버깅에 대한 좋은 경험을 갖고 결함 발견 가능성을 줄이고 디버깅 시간을 줄이는 데 필요한 단계입니다.

- 항상 디버그 버전의 PHP를 사용해야 합니다. 프로덕션 빌드에서 메모리를 디버깅하는 것은 관련이 없습니다.

- 항상

USE_ZEND_ALLOC = 0

으로 디버거를 시작해야 합니다. Zend 메모리 관리자 장에서 배웠듯이 이 환경 변수는 현재 프로세스가 시작될 때 ZendMM을 비활성화합니다. 메모리 디버거를 시작할 때 이 작업을 수행하는 것이 좋습니다. Valgrind에 의해 생성된 추적을 이해하려면 ZendMM을 완전히 우회하는 것이 도움이 됩니다.

ZEND_DONT_UNLOAD_MODULES = 1
환경에서 메모리 디버거를 시작하는 것이 좋습니다. 이렇게 하면 프로세스가 끝날 때 PHP가 확장의 .so 파일을 언로드하는 것을 방지할 수 있습니다. 이는 Valgrind의 보고서를 더 잘 추적하기 위한 것입니다. Valgrind가 오류를 표시하려고 할 때 PHP가 확장을 언로드하면 정보를 얻은 파일이 더 이상 프로세스 메모리 이미지의 일부가 아니기 때문에 나중에 불완전하게 됩니다. -억압이 필요할 수도 있습니다. 프로세스가 끝날 때 확장을 언로드하지 않도록 PHP에 지시하면 valgrind 출력에 잘못된 긍정이 표시될 수 있습니다. PHP 확장은 누출 여부를 검사하며, 플랫폼에서 거짓 긍정이 발생하면 억제 기능을 사용하여 이와 같이 기능을 끌 수 있습니다. 이와 같은 사례를 바탕으로 자유롭게 작성해 보세요. - Zend Memory Manager에 비해 Valgrind는 누수 및 기타 메모리 관련 문제를 찾는 데 확실히 더 나은 도구입니다. 항상 코드에서 valgrind를 실행해야 합니다. 이는 거의 모든 C 프로그래머가 수행해야 하는 단계입니다. 충돌이 나서 찾아서 디버깅하고 싶거나 해를 끼치지 않는 것처럼 보이는 고품질 도구로 실행하고 있기 때문에 valgrind는 숨겨진 결함을 지적하고 날려버릴 준비가 되어 있는 도구입니다. 한 번 또는 나중에. 코드에 모든 것이 괜찮아 보인다고 생각되더라도 이를 사용하세요. 놀랄 수도 있습니다.
경고

** 프로그램에서 valgrind(또는 모든 메모리 디버거)를 사용해야 합니다. 모든 강력한 C 프로그램과 마찬가지로 메모리 디버깅 없이는 100% 확신을 가질 수 없습니다. 메모리 오류는 유해한 보안 문제를 일으킬 수 있으며 프로그램 충돌은 종종 무작위로 많은 매개 변수에 따라 달라집니다.

메모리 누수 감지 예

시작하기

Valgrind는 완전한 힙 메모리 디버거입니다. 또한 절차적 메모리 맵과 함수 스택을 디버깅할 수도 있습니다. 자세한 내용은 해당 설명서를 참조하세요.

동적 메모리 누수를 감지하고 간단하고 가장 일반적인 누수를 시도해 보겠습니다.

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

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위의 코드는 해당 버퍼에 대한 efree() 관련 호출이 없기 때문에 요청당 128바이트를 누출합니다. 이는 emaloc()에 대한 호출이므로 Zend 메모리 관리자를 통과하므로 ZendMM 장에서 본 것처럼 나중에 경고를 받게 됩니다. 또한 valgrind가 누출을 인지할 수 있는지 살펴보겠습니다. 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

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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

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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);
}

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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)

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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);
}

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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

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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);
}

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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
PHP_MINIT_FUNCTION(pib)
{
    char *foo = malloc(16);
    foo[16] = &#39;a&#39;;
    foo[-1] = &#39;a&#39;;
}
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우리는 valgrind를 사용하여 PHP-CLI 프로세스를 시작합니다. 여기서는 "pib"라는 확장자를 가정하겠습니다. 출력은 다음과 같습니다.

==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)

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우리 의견으로는 "완전히 잃어버린 것"이 우리가 집중해야 할 것입니다.

Note

memcheck가 출력하는 다양한 필드에 대한 자세한 내용을 확인하세요.

Note

Zend Memory Manager를 비활성화하고 완전히 우회하려면 USE_ZEND_ALLOC = 0을 사용합니다. calgrind 출력 스택 프레임에서 볼 수 있듯이 해당 API(예: emaloc())에 대한 모든 호출은 libc 호출로 직접 이어집니다.

쉽습니다. 이제 영구 할당(ZendMM을 우회하고 기존 libc를 사용하는 동적 메모리 할당이라고도 함)을 사용하여 누수를 생성할 수 있습니다. 이동:

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);

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신고 내용은 다음과 같습니다.

==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)

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도 잡혔습니다.
Note

Valgrind는 실제로 모든 것을 포착합니다. 거대한 프로세스 메모리 맵 어딘가에 있는 잊혀진 모든 작은 바이트는 Valgrind의 눈에 의해 보고됩니다. 통과할 수 없습니다.

더 복잡한 사용 사례

이것은 더 복잡한 설정입니다. 아래 코드에서 누수를 발견할 수 있나요?

size_t len   = strlen("foo") + strlen("bar") + 1;   /* note the +1 for <div class="code" style="position:relative; padding:0px; margin:0px;"><pre class="brush:php;toolbar:false;">char *foo = strdup("foo");
free(foo);

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

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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

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。

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：

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：

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...

위 내용은 PHP에서 메모리 디버깅을 수행하는 방법의 상세 내용입니다. 자세한 내용은 PHP 중국어 웹사이트의 기타 관련 기사를 참조하세요!