Linux下如何检测硬盘和内存(源代码)

Posted 2023-04-30

通过写读测试硬盘和内存的好坏，希望能提供完整代码

linux命令详解词典

　　cat cd
　　chmod chown
　　cp cut
　　名称：cat
　　使用权限：所有使用者
　　使用方式：cat [-AbeEnstTuv] [--help] [--version] fileName
　　说明：把档案串连接后传到基本输出（萤幕或加 > fileName 到另一个档案）
　　参数：
　　-n 或 --number 由 1 开始对所有输出的行数编号
　　-b 或 --number-nonblank 和 -n 相似,只不过对于空白行不编号
　　-s 或 --squeeze-blank 当遇到有连续两行以上的空白行,就代换为一行的空白行
　　-v 或 --show-nonprinting
　　范例：
　　cat -n textfile1 > textfile2 把 textfile1 的档案内容加上行号后输入 textfile2 这个档案里
　　cat -b textfile1 textfile2 >> textfile3 把 textfile1 和 textfile2 的档案内容加上行号（空白行不加）之后将内容附加到 textfile3

　　名称:cd
　　使用权限:所有使用者
　　使用方式:cd [dirName]
　　说明:变换工作目录至 dirName。 其中 dirName 表示法可为绝对路径或相对路径。若目录名称省略,则变换至使用者的 home directory (也就是刚 login 时所在的目录).另外,"~" 也表示为 home directory 的意思,"." 则是表示目前所在的目录,".." 则表示目前目录位置的上一层目录。
　　范例:跳到 /usr/bin/:
　　cd /usr/bin

　　跳到自己的 home directory:
　　cd ~

　　跳到目前目录的上上两层:
　　cd ../..

　　指令名称:chmod
　　使用权限:所有使用者
　　使用方式:chmod [-cfvR] [--help] [--version] mode file...
　　说明:Linux/Unix 的档案存取权限分为三级:档案拥有者,群组,其他。利用 chmod 可以藉以控制档案如何被他人所存取。
　　把计:
　　mode:权限设定字串,格式如下:[ugoa...][[+-=][rwxX]...][,...],其中u 表示该档案的拥有者,g 表示与该档案的拥有者属于同一个群体(group)者,o 表示其他以外的人,a 表示这三者皆是。
　　+ 表示增加权限,- 表示取消权限,= 表示唯一设定权限。
　　r 表示可读取,w 表示可写入,x 表示可执行,X 表示只有当该档案是个子目录或者该档案已经被设定过为可执行。
　　-c:若该档案权限确实已经更改,才显示其更改动作
　　-f:若该档案权限无法被更改也不要显示错误讯息
　　-v:显示权限变更的详细资料
　　-R:对目前目录下的所有档案与子目录进行相同的权限变更(即以递回的方式逐个变更)
　　--help:显示辅助说明
　　--version:显示版本
　　范例 :将档案 file1.txt 设为所有人皆可读取:
　　chmod ugo+r file1.txt

　　将档案 file1.txt 设为所有人皆可读取:
　　chmod a+r file1.txt

　　将档案 file1.txt 与 file2.txt 设为该档案拥有者,与其所属同一个群体者可写入,但其他以外的人则不可写入:
　　chmod ug+w,o-w file1.txt file2.txt

　　将 ex1.py 设定为只有该档案拥有者可以执行:
　　chmod u+x ex1.py

　　将目前目录下的所有档案与子目录皆设为任何人可读取:
　　chmod -R a+r *

　　此外chmod也可以用数字来表示权限如 chmod 777 file
　　语法为：chmod abc file
　　其中a,b,c各为一个数字,分别表示User,Group,及Other的权限。

　　r=4,w=2,x=1
　　若要rwx属性则4+2+1=7；
　　若要rw-属性则4+2=6；
　　若要r-x属性则4+1=7。

　　范例：
　　chmod a=rwx file
　　和
　　chmod 777 file
　　效果相同
　　chmod ug=rwx,o=x file
　　和
　　chmod 771 file
　　效果相同
　　若用chmod 4755 filename可使此程式具有root的权限

　　指令名称:chown
　　使用权限:root
　　使用方式:chmod [-cfhvR] [--help] [--version] user[:group] file...

　　说明:Linux/Unix 是多人多工作业系统,所有的档案皆有拥有者。利用 chown 可以将档案的拥有者加以改变。一般来说,这个指令只有是由系统管理者(root)所使用,一般使用者没有权限可以改变别人的档案拥有者,也没有权限可以自己的档案拥有者改设为别人。只有系统管理者(root)才有这样的权限。
　　把计:
　　user:新的档案拥有者的使用者 IDgroup:新的档案拥有者的使用者群体(group)-c:若该档案拥有者确实已经更改,才显示其更改动作-f:若该档案拥有者无法被更改也不要显示错误讯息-h:只对于连结(link)进行变更,而非该 link 真正指向的档案-v:显示拥有者变更的详细资料-R:对目前目录下的所有档案与子目录进行相同的拥有者变更(即以递回的方式逐个变更)--help:显示辅助说明--version:显示版本
　　范例:
　　将档案 file1.txt 的拥有者设为 users 群体的使用者 jessie:
　　chown jessie:users file1.txt

　　将目前目录下的所有档案与子目录的拥有者皆设为 users 群体的使用者 lamport:
　　chmod -R lamport:users *

　　名称：cp
　　使用权限：所有使用者
　　使用方式：
　　cp [options] source dest
　　cp [options] source... directory
　　说明：将一个档案拷贝至另一档案,或将数个档案拷贝至另一目录。
　　把计:
　　-a 尽可能将档案状态,权限等资料都照原状予以复制。
　　-r 若 source 中含有目录名,则将目录下之档案亦皆依序拷贝至目的地。
　　-f 若目的地已经有相同档名的档案存在,则在复制前先予以删除再行复制。
　　范例：
　　将档案 aaa 复制(已存在),并命名为 bbb:
　　cp aaa bbb

　　将所有的C语言程式拷贝至 Finished 子目录中:
　　cp *.c Finished

　　名称：cut
　　使用权限：所有使用者
　　用法：cut -cnum1-num2 filename
　　说明：显示每行从开头算起 num1 到 num2 的文字。
　　范例：
　　shell>> cat example
　　test2
　　this is test1
　　shell>> cut -c0-6 example ## print 开头算起前 6 个字元
　　test2
　　this i

　　用法:find
　　使用说明:
　　将档案系统内符合 expression 的档案列出来。你可以指要档案的名称,类别,时间,大小,权限等不同资讯的组合,只有完全相符的才会被列出来。
　　find 根据下列规则判断 path 和 expression,在命令列上第一个 - ( ) , ! 之前的部份为 path,之后的是 expression。如果 path 是空字串则使用目前路径,如果 expression 是空字串则使用 -print 为预设 expression
　　expression 中可使用的选项有二三十个之多,在此只介绍最常用的部份。
　　-mount, -xdev:只检查和指定目录在同一个档案系统下的档案,避免列出其它档案系统中的档案
　　-amin n:在过去 n 分钟内被读取过
　　-anewer file:比档案 file 更晚被读取过的档案
　　-atime n:在过去 n 天过读取过的档案
　　-cmin n:在过去 n 分钟内被修改过
　　-cnewer file :比档案 file 更新的档案
　　-ctime n:在过去 n 天过修改过的档案
　　-empty:空的档案-gid n or -group name:gid 是 n 或是 group 名称是 name
　　-ipath p, -path p:路径名称符合 p 的档案,ipath 会忽略大小写
　　-name name, -iname name:档案名称符合 name 的档案。iname 会忽略大小写
　　-size n:档案大小 是 n 单位,b 代表 512 位元组的区块,c 表示字元数,k 表示 kilo bytes,w 是二个位元组。-type c:档案类型是 c 的档案。
　　d: 目录
　　c: 字型装置档案
　　b: 区块装置档案
　　p: 具名贮列
　　f: 一般档案
　　l: 符号连结
　　s: socket
　　-pid n:process id 是 n 的档案

　　你可以使用 ( ) 将运算式分隔,并使用下列运算。
　　exp1 -and exp2
　　! expr
　　-not expr
　　exp1 -or exp2
　　exp1, exp2
　　范例:
　　将目前目录及其子目录下所有延伸档名是 c 的档案列出来。
　　# find . -name "*.c"
　　将目前目录其其下子目录中所有一般档案列出
　　# find . -ftype f
　　将目前目录及其子目录下所有最近 20 分钟内更新过的档案列出
　　# find . -ctime -20

　　名称：less
　　使用权限：所有使用者
　　使用方式：
　　less [Option] filename
　　说明：
　　less 的作用与 more 十分相似,都可以用来浏览文字档案的内容,不同的是 less 允许使用者往回卷动
　　以浏览已经看过的部份,同时因为 less 并未在一开始就读入整个档案,因此在遇上大型档案的开启时,会比一般的文书编辑器(如 vi)来的快速。
　　范例：

　　指令名称:ln
　　使用权限:所有使用者
　　使用方式:ln [options] source dist,其中 option 的格式为:
　　[-bdfinsvF] [-S backup-suffix] [-V numbered,existing,simple]
　　[--help] [--version] [--]

　　说明:Linux/Unix 档案系统中,有所谓的连结(link),我们可以将其视为档案的别名,而连结又可分为两种:硬连结(hard link)与软连结(symbolic link),硬连结的意思是一个档案可以有多个名称,而软连结的方式则是产生一个特殊的档案,该档案的内容是指向另一个档案的位置。硬连结是存在同一个档案系统中,而软连结却可以跨越不同的档案系统。

　　ln source dist 是产生一个连结(dist)到 source,至于使用硬连结或软链结则由参数决定。

　　不论是硬连结或软链结都不会将原本的档案复制一份,只会占用非常少量的磁碟空间。

　　-f:链结时先将与 dist 同档名的档案删除-d:允许系统管理者硬链结自己的目录-i:在删除与 dist 同档名的档案时先进行询问-n:在进行软连结时,将 dist 视为一般的档案-s:进行软链结(symbolic link)-v:在连结之前显示其档名-b:将在链结时会被覆写或删除的档案进行备份-S SUFFIX:将备份的档案都加上 SUFFIX 的字尾-V METHOD:指定备份的方式--help:显示辅助说明--version:显示版本
　　范例:
　　将档案 yy 产生一个 symbolic link:zz
　　ln -s yy zz
　　将档案 yy 产生一个 hard link:zz
　　ln yy xx

　　名称：locate
　　使用权限：所有使用者
　　使用方式： locate [-q] [-d ] [--database=]
　　locate [-r ] [--regexp=]
　　locate [-qv] [-o ] [--output=]
　　locate [-e ] [-f ] <[-l ] [-c]
　　<[-U ] [-u]>
　　locate [-Vh] [--version] [--help]
　　说明：
　　locate 让使用者可以很快速的搜寻档案系统内是否有指定的档案。其方法是先建立一个包括系统内所有档案名称及路径的资料库,之后当寻找时就只需查询这个资料库,而不必实际深入档案系统之中了。在一般的 distribution 之中,资料库的建立都被放在 contab 中自动执行。
　　一般使用者在使用时只要用
　　# locate your_file_name
　　的型式就可以了。 参数：
　　-u
　　-U
　　建立资料库,-u 会由根目录开始,-U 则可以指定开始的位置。
　　-e

　　将排除在寻找的范围之外。
　　-l
　　如果 是 1．则启动安全模式。在安全模式下,使用者不会看到权限无法看到的档案。这会始速度减慢,因为 locate 必须至实际的档案系统中取得档案的权限资料。
　　-f
　　将特定的档案系统排除在外,例如我们没有到理要把 proc 档案系统中的档案放在资料库中。
　　-q
　　安静模式,不会显示任何错误讯息。
　　-n
　　至多显示 个输出。
　　-r
　　使用正规运算式 做寻找的条件。
　　-o
　　指定资料库存的名称。
　　-d
　　指定资料库的路径
　　-h
　　显示辅助讯息
　　-v
　　显示更多的讯息
　　-V
　　显示程式的版本讯息 范例：

　　locate chdrv:寻找所有叫 chdrv 的档案
　　locate -n 100 a.out:寻找所有叫 a.out 的档案,但最多只显示 100 个
　　locate -u:建立资料库

　　名称:ls
　　使用权限:所有使用者
　　使用方式:ls [-alrtAFR] [name...]
　　说明:显示指定工作目录下之内容（列出目前工作目录所含之档案及子目录)。
　　-a 显示所有档案及目录 (ls内定将档案名或目录名称开头为"."的视为隐藏档,不会列出)
　　-l 除档案名称外,亦将档案型态,权限,拥有者,档案大小等资讯详细列出
　　-r 将档案以相反次序显示(原定依英文字母次序)
　　-t 将档案依建立时间之先后次序列出
　　-A 同 -a ,但不列出 "." (目前目录) 及 ".." (父目录)
　　-F 在列出的档案名称后加一符号；例如可执行档则加 "*", 目录则加 "/"
　　-R 若目录下有档案,则以下之档案亦皆依序列出
　　范例：
　　列出目前工作目录下所有名称是 s 开头的档案,愈新的排愈后面:
　　ls -ltr s*
　　将 /bin 目录以下所有目录及档案详细资料列出:
　　ls -lR /bin
　　列出目前工作目录下所有档案及目录；目录于名称后加 "/", 可执行档于名称后加 "*":
　　ls -AF

　
　　名称：rm
　　使用权限：所有使用者
　　使用方式：rm [options] name...
　　说明：删除档案及目录。
　　把计:
　　-i 删除前逐一询问确认。
　　-f 即使原档案属性设为唯读,亦直接删除,无需逐一确认。
　　-r 将目录及以下之档案亦逐一删除。
　　范例：
　　删除所有C语言程式档；删除前逐一询问确认:
　　rm -i *.c
　　将 Finished 子目录及子目录中所有档案删除:
　　rm -r Finished

　　名称：rmdir
　　使用权限：于目前目录有适当权限的所有使用者
　　使用方式： rmdir [-p] dirName
　　说明： 删除空的目录。
　　参数： -p 是当子目录被删除后使它也成为空目录的话,则顺便一并删除。
　　范例：
　　将工作目录下,名为 AAA 的子目录删除:
　　rmdir AAA

　　在工作目录下的 BBB 目录中,删除名为 Test 的子目录。若 Test 删除后,BBB 目录成为空目录,则 BBB 亦予删除。
　　rmdir -p BBB/Test

　　名称：split
　　使用权限：所有使用者
　　使用方式：split [OPTION] [INPUT [PREFIX]]说明：
　　将一个档案分割成数个。而从 INPUT 分割输出成固定大小的档案,其档名依序为 PREFIXaa, PREFIXab...；PREFIX 预设值为 `x。若没有 INPUT 档或为 `-,则从标准输入读进资料。
　　匡兜:
　　-b, --bytes=SIZE
　　SIZE 值为每一输出档案的大小,单位为 byte。
　　-C, --line-bytes=SIZE
　　每一输出档中,单行的最大 byte 数。
　　-l, --lines=NUMBER
　　NUMBER 值为每一输出档的列数大小。
　　-NUMBER
　　与 -l NUMBER 相同。
　　--verbose
　　于每个输出档被开启前,列印出侦错资讯到标准错误输出。
　　--help
　　显示辅助资讯然后离开。
　　--version
　　列出版本资讯然后离开。
　　SIZE 可加入单位: b 代表 512, k 代表 1K, m 代表 1 Meg。
　　范例：
　　PostgresSQL 大型资料库备份与回存：
　　因 Postgres 允许表格大过你系统档案的最大容量,所以要将表格 dump 到单一的档案可能会有问题,使用 split进行档案分割。
　　% pg_dump dbname | split -b 1m - filename.dump.

　　重新载入
　　% createdb dbname
　　% cat filename.dump.* | pgsql dbname 参考技术A

一、测试硬盘读取速度：

haparm -Tt /dev/xxx

1、获取硬盘设备名称：

fdisk -l

Disk /dev/xvdf: 365.0 GB, 365041287168 bytes

255 heads, 63 sectors/track, 44380 cylinders
Units = cylinders of 16065 * 512 = 8225280 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disk identifier: 0x00000000

2、测试硬盘读取速度

hdparm -tT /dev/xvdf

/dev/xvdf:

Timing buffered disk reads: 962 MB in 3.00 seconds = 320.56 MB/sec

3、硬盘读取速度测试结果

spec： 7200转硬盘

hdparm -tT /dev/sda

/dev/sda:
Timing cached reads: 7650 MB in 2.00 seconds = 3829.28 MB/sec
Timing buffered disk reads: 296 MB in 3.02 seconds = 98.05 MB/sec

二、查看内存信息。

$cat
/proc/meminfo

参考技术B linux下硬盘检测工具smartmontools使用方法
cd/usr/ports/sysutils/smartmontools
make install
1、smartctl -a <device> 检查该设备是否已经打开SMART技术。
2、smartctl -s on <device> 如果没有打开SMART技术，使用该命令打开SMART技术。
3、smartctl -t short <device> 后台检测硬盘，消耗时间短；
smartctl -t long <device> 后台检测硬盘，消耗时间长；
smartctl -C -t short <device> 前台检测硬盘，消耗时间短；
smartctl -C -t long <device> 前台检测硬盘，消耗时间长。
其实就是利用硬盘SMART的自检程序。
4、smartctl -X <device> 中断后台检测硬盘。
5、smartctl -l selftest <device> 显示硬盘检测日志。
6、smartctl -l error <device> 显示硬盘错误汇总。

Linux下利用Valgrind工具进行内存泄露检测和性能分析

from http://www.linuxidc.com/Linux/2012-06/63754.htm

Valgrind通常用来成分析程序性能及程序中的内存泄露错误

一 Valgrind工具集简绍

Valgrind包含下列工具：

1、memcheck：检查程序中的内存问题，如泄漏、越界、非法指针等。

2、callgrind：检测程序代码的运行时间和调用过程，以及分析程序性能。

3、cachegrind：分析CPU的cache命中率、丢失率，用于进行代码优化。

4、helgrind：用于检查多线程程序的竞态条件。

5、massif：堆栈分析器，指示程序中使用了多少堆内存等信息。

6、lackey：

7、nulgrind：

这几个工具的使用是通过命令：valgrand --tool=name 程序名来分别调用的，当不指定tool参数时默认是 --tool=memcheck

二 Valgrind工具详解

1.Memcheck

最常用的工具，用来检测程序中出现的内存问题，所有对内存的读写都会被检测到，一切对malloc、free、new、delete的调用都会被捕获。所以，它能检测以下问题：

1、对未初始化内存的使用；

2、读/写释放后的内存块；

3、读/写超出malloc分配的内存块；

4、读/写不适当的栈中内存块；

5、内存泄漏，指向一块内存的指针永远丢失；

6、不正确的malloc/free或new/delete匹配；

7、memcpy()相关函数中的dst和src指针重叠。

这些问题往往是C/C++程序员最头疼的问题，Memcheck能在这里帮上大忙。
例如：

#include <stdlib.h>
#include <malloc.h>
#include <string.h>

void test()
{
int *ptr = malloc(sizeof(int)*10);

ptr[10] = 7; // 内存越界

memcpy(ptr +1, ptr, 5); // 踩内存


free(ptr);
free(ptr);// 重复释放

int *p1;
*p1 = 1; // 非法指针
}

int main(void)
{
test();
return 0;
}
将程序编译生成可执行文件后执行：valgrind --leak-check=full ./程序名
输出结果如下：

==4832== Memcheck, a memory error detector
==4832== Copyright (C) 2002-2010, and GNU GPL‘d, by Julian Seward et al.
==4832== Using Valgrind-3.6.1 and LibVEX; rerun with -h for copyright info
==4832== Command: ./tmp
==4832==
==4832== Invalid write of size 4 // 内存越界
==4832== at 0x804843F: test (in /home/yanghao/Desktop/testC/testmem/tmp)
==4832== by 0x804848D: main (in /home/yanghao/Desktop/testC/testmem/tmp)
==4832== Address 0x41a6050 is 0 bytes after a block of size 40 alloc‘d
==4832== at 0x4026864: malloc (vg_replace_malloc.c:236)
==4832== by 0x8048435: test (in /home/yanghao/Desktop/testC/testmem/tmp)
==4832== by 0x804848D: main (in /home/yanghao/Desktop/testC/testmem/tmp)
==4832==
==4832== Source and destination overlap in memcpy(0x41a602c, 0x41a6028, 5) // 踩内存
==4832== at 0x4027BD6: memcpy (mc_replace_strmem.c:635)
==4832== by 0x8048461: test (in /home/yanghao/Desktop/testC/testmem/tmp)
==4832== by 0x804848D: main (in /home/yanghao/Desktop/testC/testmem/tmp)
==4832==
==4832== Invalid free() / delete / delete[] // 重复释放
==4832== at 0x4025BF0: free (vg_replace_malloc.c:366)
==4832== by 0x8048477: test (in /home/yanghao/Desktop/testC/testmem/tmp)
==4832== by 0x804848D: main (in /home/yanghao/Desktop/testC/testmem/tmp)
==4832== Address 0x41a6028 is 0 bytes inside a block of size 40 free‘d
==4832== at 0x4025BF0: free (vg_replace_malloc.c:366)
==4832== by 0x804846C: test (in /home/yanghao/Desktop/testC/testmem/tmp)
==4832== by 0x804848D: main (in /home/yanghao/Desktop/testC/testmem/tmp)
==4832==
==4832== Use of uninitialised value of size 4 // 非法指针
==4832== at 0x804847B: test (in /home/yanghao/Desktop/testC/testmem/tmp)
==4832== by 0x804848D: main (in /home/yanghao/Desktop/testC/testmem/tmp)
==4832==
==4832==
==4832== Process terminating with default action of signal 11 (SIGSEGV) //由于非法指针赋值导致的程序崩溃
==4832== Bad permissions for mapped region at address 0x419FFF4
==4832== at 0x804847B: test (in /home/yanghao/Desktop/testC/testmem/tmp)
==4832== by 0x804848D: main (in /home/yanghao/Desktop/testC/testmem/tmp)
==4832==
==4832== HEAP SUMMARY:
==4832== in use at exit: 0 bytes in 0 blocks
==4832== total heap usage: 1 allocs, 2 frees, 40 bytes allocated
==4832==
==4832== All heap blocks were freed -- no leaks are possible
==4832==
==4832== For counts of detected and suppressed errors, rerun with: -v
==4832== Use --track-origins=yes to see where uninitialised values come from
==4832== ERROR SUMMARY: 4 errors from 4 contexts (suppressed: 11 from 6)
Segmentation fault
从valgrind的检测输出结果看，这几个错误都找了出来。

2.Callgrind

和gprof类似的分析工具，但它对程序的运行观察更是入微，能给我们提供更多的信息。和gprof不同，它不需要在编译源代码时附加特殊选项，但加上调试选项是推荐的。Callgrind收集程序运行时的一些数据，建立函数调用关系图，还可以有选择地进行cache模拟。在运行结束时，它会把分析数据写入一个文件。callgrind_annotate可以把这个文件的内容转化成可读的形式。

生成可视化的图形需要下载gprof2dot：http://http://jrfonseca.googlecode.com/svn/trunk/gprof2dot/gprof2dot.py

这是个python脚本，把它下载之后修改其权限chmod +7 gprof2dot.py ，并把这个脚本添加到$PATH路径中的任一文件夹下，我是将它放到了/usr/bin目录下，这样就可以直接在终端下执行gprof2dot.py了。

Callgrind可以生成程序性能分析的图形，首先来说说程序性能分析的工具吧，通常可以使用gnu自带的gprof，它的使用方法是：在编译程序时添加-pg参数，例如：

#include <stdio.h>
#include <malloc.h>
void test()
{
sleep(1);
}
void f()
{
int i;
for( i = 0; i < 5; i ++)
test();
}
int main()
{
f();
printf("process is over!\n");
return 0;
}
首先执行 gcc -pg -o tmp tmp.c，然后运行该程序./tmp，程序运行完成后会在当前目录下生成gmon.out文件（这个文件gprof在分析程序时需要），
再执行gprof ./tmp | gprof2dot.py |dot -Tpng -o report.png，打开report.png结果：

显示test被调用了5次，程序中耗时所占百分比最多的是test函数。

再来看 Callgrind的生成调用图过程吧，执行：valgrind --tool=callgrind ./tmp，执行完成后在目录下生成"callgrind.out.XXX"的文件这是分析文件，可以直接利用：callgrind_annotate callgrind.out.XXX 打印结果，也可以使用：gprof2dot.py -f callgrind callgrind.out.XXX |dot -Tpng -o report.png 来生成图形化结果:

 

它生成的结果非常详细，甚至连函数入口，及库函数调用都标识出来了。

3.Cachegrind

       Cache分析器，它模拟CPU中的一级缓存I1，Dl和二级缓存，能够精确地指出程序中cache的丢失和命中。如果需要，它还能够为我们提供cache丢失次数，内存引用次数，以及每行代码，每个函数，每个模块，整个程序产生的指令数。这对优化程序有很大的帮助。

    作一下广告：valgrind自身利用该工具在过去几个月内使性能提高了25%-30%。据早先报道，kde的开发team也对valgrind在提高kde性能方面的帮助表示感谢。

它的使用方法也是：valgrind --tool=cachegrind 程序名，

4.Helgrind

    它主要用来检查多线程程序中出现的竞争问题。Helgrind寻找内存中被多个线程访问，而又没有一贯加锁的区域，这些区域往往是线程之间失去同步的地方，而且会导致难以发掘的错误。Helgrind实现了名为“Eraser”的竞争检测算法，并做了进一步改进，减少了报告错误的次数。不过，Helgrind仍然处于实验阶段。

首先举一个竞态的例子吧：

1. #include <stdio.h>  
2. #include <pthread.h>  
3. #define NLOOP 50  
4. int counter = 0; /* incremented by threads */  
5. void *threadfn(void *);  
6.   
7. int main(int argc, char **argv)  
8. {  
9.     pthread_t tid1, tid2,tid3;  
10.   
11.   
12.     pthread_create(&tid1, NULL, &threadfn, NULL);  
13.     pthread_create(&tid2, NULL, &threadfn, NULL);  
14.     pthread_create(&tid3, NULL, &threadfn, NULL);  
15.   
16.   
17.     /* wait for both threads to terminate */  
18.     pthread_join(tid1, NULL);  
19.     pthread_join(tid2, NULL);  
20.     pthread_join(tid3, NULL);  
21.   
22.   
23.     return 0;  
24. }  
25.   
26. void *threadfn(void *vptr)  
27. {  
28.       int i, val;  
29.       for (i = 0; i < NLOOP; i++) {  
30.     val = counter;  
31.     printf("%x: %d \n", (unsigned int)pthread_self(),  val+1);  
32.     counter = val+1;  
33.       }  
34.       return NULL;  
35. }  

 

这段程序的竞态在30~32行，我们想要的效果是3个线程分别对全局变量累加50次，最后全局变量的值为150，由于这里没有加锁，很明显竞态使得程序不能达到我们的目标。我们来看Helgrind是如何帮我们检测到竞态的。先编译程序：gcc -o test thread.c -lpthread ，然后执行:valgrind --tool=helgrind ./test 输出结果如下:

49c0b70: 1 
49c0b70: 2 
==4666== Thread #3 was created
==4666==    at 0x412E9D8: clone (clone.S:111)
==4666==    by 0x40494B5: [email protected]@GLIBC_2.1 (createthread.c:256)
==4666==    by 0x4026E2D: pthread_create_WRK (hg_intercepts.c:257)
==4666==    by 0x4026F8B: [email protected]* (hg_intercepts.c:288)
==4666==    by 0x8048524: main (in /home/yanghao/Desktop/testC/testmem/a.out)
==4666== 
==4666== Thread #2 was created
==4666==    at 0x412E9D8: clone (clone.S:111)
==4666==    by 0x40494B5: [email protected]@GLIBC_2.1 (createthread.c:256)
==4666==    by 0x4026E2D: pthread_create_WRK (hg_intercepts.c:257)
==4666==    by 0x4026F8B: [email protected]* (hg_intercepts.c:288)
==4666==    by 0x8048500: main (in /home/yanghao/Desktop/testC/testmem/a.out)
==4666== 
==4666== Possible data race during read of size 4 at 0x804a028 by thread #3
==4666==    at 0x804859C: threadfn (in /home/yanghao/Desktop/testC/testmem/a.out)
==4666==    by 0x4026F60: mythread_wrapper (hg_intercepts.c:221)
==4666==    by 0x4048E98: start_thread (pthread_create.c:304)
==4666==    by 0x412E9ED: clone (clone.S:130)
==4666==  This conflicts with a previous write of size 4 by thread #2
==4666==    at 0x80485CA: threadfn (in /home/yanghao/Desktop/testC/testmem/a.out)
==4666==    by 0x4026F60: mythread_wrapper (hg_intercepts.c:221)
==4666==    by 0x4048E98: start_thread (pthread_create.c:304)
==4666==    by 0x412E9ED: clone (clone.S:130)
==4666== 
==4666== Possible data race during write of size 4 at 0x804a028 by thread #2
==4666==    at 0x80485CA: threadfn (in /home/yanghao/Desktop/testC/testmem/a.out)
==4666==    by 0x4026F60: mythread_wrapper (hg_intercepts.c:221)
==4666==    by 0x4048E98: start_thread (pthread_create.c:304)
==4666==    by 0x412E9ED: clone (clone.S:130)
==4666==  This conflicts with a previous read of size 4 by thread #3
==4666==    at 0x804859C: threadfn (in /home/yanghao/Desktop/testC/testmem/a.out)
==4666==    by 0x4026F60: mythread_wrapper (hg_intercepts.c:221)
==4666==    by 0x4048E98: start_thread (pthread_create.c:304)
==4666==    by 0x412E9ED: clone (clone.S:130)
==4666== 
49c0b70: 3 
......
55c1b70: 51 
==4666== 
==4666== For counts of detected and suppressed errors, rerun with: -v
==4666== Use --history-level=approx or =none to gain increased speed, at
==4666== the cost of reduced accuracy of conflicting-access information
==4666== ERROR SUMMARY: 8 errors from 2 contexts (suppressed: 99 from 31)

helgrind成功的找到了竞态的所在位置，标红所示。

 

5. Massif

    堆栈分析器，它能测量程序在堆栈中使用了多少内存，告诉我们堆块，堆管理块和栈的大小。Massif能帮助我们减少内存的使用，在带有虚拟内存的现代系统中，它还能够加速我们程序的运行，减少程序停留在交换区中的几率。

       Massif对内存的分配和释放做profile。程序开发者通过它可以深入了解程序的内存使用行为，从而对内存使用进行优化。这个功能对C++尤其有用，因为C++有很多隐藏的内存分配和释放。

 

此外，lackey和nulgrind也会提供。Lackey是小型工具，很少用到；Nulgrind只是为开发者展示如何创建一个工具。我们就不做介绍了。

三 使用Valgrind

       Valgrind使用起来非常简单，你甚至不需要重新编译你的程序就可以用它。当然如果要达到最好的效果，获得最准确的信息，还是需要按要求重新编译一下的。比如在使用memcheck的时候，最好关闭优化选项。

       valgrind命令的格式如下：

       valgrind [valgrind-options] your-prog [your-prog options]

一些常用的选项如下：

选项	作用
-h --help	显示帮助信息。
--version	显示valgrind内核的版本，每个工具都有各自的版本。
-q --quiet	安静地运行，只打印错误信息。
-v --verbose	打印更详细的信息。
--tool=<toolname> [default: memcheck]	最常用的选项。运行valgrind中名为toolname的工具。如果省略工具名，默认运行memcheck。
--db-attach=<yes|no> [default: no]	绑定到调试器上，便于调试错误。