第七节 内存泄漏
最后更新于：2022-04-01 20:38:55
内存泄漏指的是在程序运行过程中申请了内存，但是在使用完成后没有及时释放的现象，对于普通运行时间较短的程序来说可能问题不会那么明显，但是对于长时间运行的程序，比如Web服务器，后台进程等就比较明显了，随着系统运行占用的内存会持续上升，可能会因为占用内存过高而崩溃，或被系统杀掉([OOM](http://en.wikipedia.org/wiki/Out_of_memory))。
## PHP的内存泄漏[]()
PHP属于高级语言，语言级别并没有内存的概念，在使用过程中完全不需要主动申请或释放内存，所以在PHP用户代码级别也就不存在内存泄漏的概念了。
但毕竟PHP是使用C编写的解释器，所以本质上还是一样的，那么可以这么说：如果你的PHP程序内存泄漏了，肯定不是你的错，而是PHP实现的错:)，当然也有可能是其他人的错：很多公司都会有自己的PHP扩展，而扩展通常也使用C/C++来编写，这样扩展本身也可能会因为内存不正确释放而导致内存泄漏。同时有些扩展是对第三方库的一种包裹，比如PHP的sqlite数据库操作接口主要是在libsqlite之上进行了封装，所以如果libsqlite本身有内存泄漏的话，那也可能会带来问题。
## 内存泄漏的debug及工具[]()
内存泄漏的程序通常很容易发现，因为症状都表现为内存占用的持续增长，在发现内存持续增长后我们需要判断是什么导致了内存泄漏，这时往往需要借助一些工具来帮助追查，我们可以用到两个工具：PHP内置内存泄漏探测及valgrind内存泄漏分析。
### PHP内置内存泄漏探测[]()
PHP本身有自己的内存管理，如果发现PHP有内存泄漏，可以尝试重新编译一个PHP，将编译选项`--enable-debug`打开（同时所有的扩展也同样需要编译成支持debug模式的）:`./configure --enable-debug`，这样重新编译后，如果PHP探测到有内存泄漏发生则会往[标准错误输出](http://zh.wikipedia.org/wiki/Stderr#.E6.A8.99.E6.BA.96.E9.8C.AF.E8.AA.A4.E8.BC.B8.E5.87.BA_.28stderr.29)打印错误信息。这样我们可以快速的发现问题。
在开启debug模式下，PHP中会有一个函数`leak()`可以用于触发内存泄漏，这个函数什么都不做，只是申请一块内存但不释放，其实现很简单：
/* {{{ proto void leak(int num_bytes=3) Cause an intentional memory leak, for testing/debugging purposes */
ZEND_FUNCTION(leak)
{
long leakbytes=3;
if (zend_parse_parameters(ZEND_NUM_ARGS() TSRMLS_CC, "|l", &leakbytes) == FAILURE) {
return;
}
emalloc(leakbytes); // 只申请，但是没有释放，这块内存将会泄漏
}
/* }}} */
在下面的代码中我们执行这个函数，然后看看PHP输出的内容：
chapt06 git:(master) cat leak.php
chapt06 git:(master) php leak.php
[Sat May 4 15:36:45 2013] Script: '/Users/reeze/www/tipi/book/chapt06/leak.php'
/Users/reeze/Opensource/php-test/php-src-5.4/Zend/zend_builtin_functions.c(1422) :
Freeing 0x106E07600 (3 bytes), script=/Users/reeze/www/tipi/book/chapt06/leak.php
=== Total 1 memory leaks detected ===
在上面我们看到PHP在最后输出了在具体的那个代码中出现了内存泄漏及出现的次数等。利用这个信息我们往往能快速的定位出到底是那里出现了问题。
根据PHP提供的泄漏信息你可能需要继续追查到底是哪里的问题导致泄露了，如果最终发现是PHP的bug，那么很好，你可以编写一个相应的修复方法，并提交到[http://bugs.php.net](http://bugs.php.net)这样其他的PHP开发者可以跟进这个问题并最终修复到最新版的PHP中。详细方式可以参考附录D:怎么样为PHP做贡献。
> 本文使用的是cli命令行程序执行程序，当然如果你的程序是一个web应用，通常不太方便 直接使用php命令来执行，如果是这样的话，那么你的PHP同样会将错误信息输出到标准错误输出 如果你使用的是php-fpm的话，那么fpm会将错误重定向到日志文件`php-fpm.log`中。
由于命令行执行起来比较简单，在追查问题过程中最好可以将你的代码尽可能的精简， 将精力集中正确的问题上。不过在用命令测试的时候最好确认你的PHP命令和你的web应用 使用的是同一个版本的PHP。
不过说到这里，前面提到的方法是有一些_代价和限制_的：
1. 首先这个方法有点麻烦，因为要重新编译PHP代码，同时还可能需要重新编译你的所有扩展
1. 这个方法只能检测到使用了Zend内存管理的情况，对于直接使用malloc/free来申请内存的应用或扩展是无法检测到的。
虽然有以上的限制`--enable-debug`编译选项在进行扩展或者PHP本身的开发时却是很有用的，因为这样能快速的发现问题，而对于生产环境来说，后面提到的valgrind分析法可能会更有效一点。
### valgrind辅助法[]()
[valgrind](http://valgrind.org/)是一个动态分析工具构建框架，可以用来分析程序的内存、线程等问题探测，程序性能分析等。具体的功能见官网，这是非常值得尝试的工具。这里要使用的就是valgrind的内存错误分析工具。
我们大部分的时候使用的是Web模式，这时的调试相对麻烦一些。
由于我们需要发现PHP的内存泄漏，根据前面的章节我们知道PHP的内存分配是有一个内存池的，也就是说，并不是每次`emalloc`都会向操作系统申请内存，如果池有足够的内存的话是会从池里进行分配的，而valgrind分析内存泄漏依赖的是内存的实际分配和实际释放之间的关系，它会记下所有的`malloc`调用和`free`调用，如果出现不匹配的情况，那么就是发生了内存泄漏，所以在这种情况下我们需要将PHP的内存管理功能关闭才能不影响到我们的分析。
PHP提供了一个hook，我们可以在启动PHP前指定`USE_ZEND_ALLOC`环境变量为0，即关闭内存管理功能。这样所有的内存分配都会直接向操作系统申请，这样valgrind就可以帮助我们定位问题。
valgrind程序可以这样对一个程序进行内存分析
reeze@ubuntu:~$ export USE_ZEND_ALLOC=0 # 设置环境变量关闭内存管理
reeze@ubuntu:~$ cat leak.php
handlers->dtor(storage);
if (!internal) {
free(heap);
}
} else {
if (heap->compact_size &&
heap->real_peak > heap->compact_size) {
storage->handlers->compact(storage);
}
heap->segments_list = NULL;
zend_mm_init(heap);
heap->real_size = 0;
heap->real_peak = 0;
heap->size = 0;
heap->peak = 0;
if (heap->reserve_size) {
heap->reserve = _zend_mm_alloc_int(heap, heap->reserve_size ZEND_FILE_LINE_CC ZEND_FILE_LINE_EMPTY_CC);
}
heap->overflow = 0;
}
// ...
}
如果发了unclean shutdown并不是简单的将内存回收到内存池，而是直接将所有的内存释放以避免内存泄漏。这样的好处是实现简单，同时出现Fatal错误也是需要及时处理的问题。
## 参考[]()
1. Valgrind: [http://valgrind.org/](http://valgrind.org/)
1. C语言实现异常处理：[http://www.cnblogs.com/jiayu1016/archive/2012/10/20/2732712.html](http://www.cnblogs.com/jiayu1016/archive/2012/10/20/2732712.html)
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