Linux内核的栈回溯与妙用

笔者在研究过内核栈回溯成果后，不禁发问，为什么不能用同样的要领对应用措施的瓦解栈回溯呢?不管是内核空间，应用空间，措施的指令是一样的，无非是地点有差别，函数入栈出栈道理是一样的。栈回溯的进口，arm架构是获取瓦解线程/历程的pc、fp、lr寄存器值，mips架构是获取pc、ra、sp寄存器值，有了这些值就能凭证各自的回溯纪律，实现栈回溯。从理论上来说，完满是可以实现的。

4.1 .1 arm架构应用措施栈回溯的实现

当应用措施产生瓦解，与内核一样，体系自动将瓦解时全部的CPU寄存器存入struct pt_regs布局，一样平常瓦解进口函数是do_page_fault，又由于是应用措施瓦解，以是是__do_user_fault函数，这里直接说明__do_user_fault。

在该函数中，tsk就是瓦解的线程，struct pt_regs *regs就指向线程/历程瓦解时的CPU寄存器布局。regs->[29]就是fp寄存器，regs->[30]是lr寄存器， regs->pc的意义很直观。此刻有了瓦解应用线程/历程其时的fp、sp、lr寄存器，就能栈回溯了，完全模拟内核dump_backtrace的要领，请看笔者写在user_thread_ dump_backtrace函数中的演示代码。

与内核栈回溯道理同等，打印瓦解进程每个函数的指令地点，然后在应用措施的反汇编文件中查找，就能找到该指令处于的函数，假如不领略，请看文章前线讲授的内核栈回溯代码与道理。请留意，这不是笔者项目现适用的栈回溯代码，现实的窜改完美了许多，这只是演示道理的示例代码。

尚有一点就是，笔者在3.1.3节提到的，若是瓦解的函数中没有挪用其他函数，那上述栈回溯就会有题目，就不会打印第二级函数，办理要领讲的也有，办理的代码这里就不再列出了。

4.1 .2 mips架构应用措施栈回溯的实现

mips 架构不只内核栈回溯的代码比arm伟大，应用措施的栈回溯更伟大，尚有未知bug，即便这样，照旧讲授一下详细的办理思绪，最后讲一下存在的题目。

先简朴回首一下内核栈回溯的道理，起首按照瓦解函数的pc值，运用内核kallsyms模块，计较出该函数的指令首地点，然后从指令首地点开始说明，找出相同addiu sp,sp,-24和sw ra,20(sp)指令，前者可以找到该函数的栈巨细，栈指针sp加上这个数值，就知道上一级函数的栈顶地点(瓦解时sp指向瓦解函数的栈顶);后者知道函数返回地点在该函数栈中存储的地点，从该地点就能获取该函数的返回地点，就是上一级函数的指令地点，也就知道了上一级函数是哪个(同样行使内核kallsyms模块)。

知道了上一级函数的指令地点和栈顶地点，凭证同样要领，就能知道再上一级的函数…….

题目来了，内核有kallsyms模块记录了每个函数的首地点和函数名字，函数照旧次序排布。应用措施并没有kallsyms模块，即便知道了瓦解函数的pc值，也无法凭证同样的要领找到瓦解函数的指令首地点，真的没有要领?着实尚有一个最简朴的要领。先列出一段一个应用措施函数的汇编代码，如下所示，与内核态的有小的不同。

此刻若是从0X4006a4地点处取指，运行后瓦解了。瓦解产生时，能像arm架构一样获取瓦解前的CPU寄存器值，最重要就是pc、sp、ra值。

pc值就是0X4006a4，然后令一个unsigned long型指针指向该内存地点0X4006a4，每次减一，并取出该地点的指令数据说明，这样必定能说明到addiu sp,sp,-32 和sw ra,28(sp)指令，我想看到这里，读者应该可以清晰要领了。没错，就是以瓦解时pc值作为基地点，每次减1并从对应地点取出指令说明，直到说明出久违的addiu sp,sp,-32 和sw ra,28(sp)相同指令，再团结瓦解时的栈指针值sp，就能计较出该函数的返回地点和上一级函数的栈顶地点。后续的要领，就与内核栈回溯的进程同等了。下方列出演示的代码。

为了同等性，应用措施栈回溯的函数照旧回收名字user_thread_ dump_backtrace。

如上就是mips应用措施栈回溯的示例代码，只是一个演示，笔者现实行使的代码要伟大太多。读者行使时，要基于这个根基道理，多调试，才气应对各类环境，笔者前后调试几周才不变。因为这个要领并不是尺度的，现实行使时照旧会呈现误报函数征象，说明白产生误报的汇编代码及C代码，发明当函数代码伟大时，函数的汇编指令会变得很是伟大，会呈现相似指令等等，读者现实调试时就会发明。这个mips应用措施栈回溯的要领，可以应对大部门瓦解环境，可是有误报的也许，优化的空间很是大，这点请读者留意。

4.2 应用措施double free 内核栈回溯

double free是在C库层产生的，正常环境内核无能为力，可是笔者研究事后，发明照样可以实现对产生double free应用历程的栈回溯。

以arm架构为例，doublefree C库层的代码，概略道理是，当检测到double free(本人尝试时，一片malloc分派的内存free两次就会产生)，就会执行kill体系挪用函数，向出题目的历程发送SIGABRT信号，既然是体系挪用，从用户空间进入内核空间时，就会将应用历程用户空间运行时的CPU寄存器pc、sp、lr等生涯到历程的内核栈中，发送信号内核肯定执行send_signal函数。

在该函数中，行使struct pt_regs *regs = task_pt_regs(current)要领就能从当前历程内核栈中获取进入内核空间前，用户空间运行指令的pc、sp、fp等CPU寄存器值，有了这些值，就能凭证用户空间历程瓦解栈回溯要领一样，对double free的历程栈回溯了。好比，A函数double free，A函数->C库函数1-> C库函数2->C库函数3(检测到double free并发送SIGABRT信号，执行体系挪用进入内核空间发送信号)。回溯的功效是：C库函数3 ß C库函数2 ß C库函数1ß A函数。

源码不再列出，信托读者领略的话是可以本身开拓的。个中task_pt_regs函数的行使，必要读者对历程内核栈有必然的相识。

笔者有个领略，当获取某个历程运行指令某一时刻点的CPU寄存器pc、lr、fp的值，就能对该历程举办栈回溯。

4.3 内核发存亡轮回sysrq无效时栈回溯的应用

（编辑：湖南网）

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