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在內核開發的過程中，經常會碰到內核崩潰，比如空指針異常，內存訪問越界。通常我們只能靠崩潰之后打印出的異常調用棧信息來定位crash的位置和原因。總結下分析的方法和步驟。 通常oops發生之后，會在串口控制台或者dmesg日志輸出看到如下的log，以某arm下linux內核的崩潰為例， <2>[515753.310000] kernel BUG at net/core/skbuff.c:1846! <1>[515753.310000] Unable to handle kernel NULL pointer dereference at virtual address 00000000 <1>[515753.320000] pgd = c0004000 <1>[515753.320000] [00000000] *pgd=00000000 <0>[515753.330000] Internal error: Oops: 817 [#1] PREEMPT SMP <0>[515753.330000] last sysfs file: /sys/class/net/eth0.2/speed <4>[515753.330000] module: http_timeout bf098000 4142 ... <4>[515753.330000] CPU: 0 Tainted: P (2.6.36 #2) <4>[515753.330000] PC is at __bug+0x20/0x28 <4>[515753.330000] LR is at __bug+0x1c/0x28 <4>[515753.330000] pc : [<c01472d0>] lr : [<c01472cc>] psr: 60000113 <4>[515753.330000] sp : c0593e20 ip : c0593d70 fp : cf1b5ba0 <4>[515753.330000] r10: 00000014 r9 : 4adec78d r8 : 00000006 <4>[515753.330000] r7 : 00000000 r6 : 0000003a r5 : 0000003a r4 : 00000060 <4>[515753.330000] r3 : 00000000 r2 : 00000204 r1 : 00000001 r0 : 0000003c <4>[515753.330000] Flags: nZCv IRQs on FIQs on Mode SVC_32 ISA ARM Segment kernel <4>[515753.330000] Control: 10c53c7d Table: 4fb5004a DAC: 00000017 <0>[515753.330000] Process swapper (pid: 0, stack limit = 0xc0592270) <0>[515753.330000] Stack: (0xc0593e20 to 0xc0594000) <0>[515753.330000] 3e20: ce2ce900 c0543cf4 00000000 ceb4c400 000010cc c8f9b5d8 00000000 00000000 <0>[515753.330000] 3e40: 00000001 cd469200 c8f9b5d8 00000000 ce2ce8bc 00000006 00000026 00000010 ... <4>[515753.330000] [<c01472d0>] (PC is at __bug+0x20/0x28) <4>[515753.330000] [<c01472d0>] (__bug+0x20/0x28) from [<c0543cf4>] (skb_checksum+0x3f8/0x400) <4>[515753.330000] [<c0543cf4>] (skb_checksum+0x3f8/0x400) from [<bf11a8f8>] (et_isr+0x2b4/0x3dc [et]) <4>[515753.330000] [<bf11a8f8>] (et_isr+0x2b4/0x3dc [et]) from [<bf11aa44>] (et_txq_work+0x24/0x54 [et]) <4>[515753.330000] [<bf11aa44>] (et_txq_work+0x24/0x54 [et]) from [<bf11aa88>] (et_tx_tasklet+0x14/0x298 [et]) <4>[515753.330000] [<bf11aa88>] (et_tx_tasklet+0x14/0x298 [et]) from [<c0171510>] (tasklet_action+0x12c/0x174) <4>[515753.330000] [<c0171510>] (tasklet_action+0x12c/0x174) from [<c05502b4>] (__do_softirq+0xfc/0x1a4) <4>[515753.330000] [<c05502b4>] (__do_softirq+0xfc/0x1a4) from [<c0171c98>] (irq_exit+0x60/0x64) <4>[515753.330000] [<c0171c98>] (irq_exit+0x60/0x64) from [<c01431fc>] (do_local_timer+0x60/0x74) <4>[515753.330000] [<c01431fc>] (do_local_timer+0x60/0x74) from [<c054f900>] (__irq_svc+0x60/0x10c) <4>[515753.330000] Exception stack(0xc0593f68 to 0xc0593fb0) 在這里，我們着重關注下面幾點： Oops信息 kernel BUG at net/core/skbuff.c:1846! Unable to handle kernel NULL pointer dereference at virtual address 00000000 ， 這里能夠簡要的告訴是什么問題觸發了oops,如果是由代碼直接調用BUG()/BUG_ON()一類的，還能給出源代碼中觸發的行號。 寄存器PC/LR的值 PC is at __bug+0x20/0x28 LR is at __bug+0x1c/0x28, 這里PC是發送oops的指令， 可以通過LR找到函數的調用者 CPU編號和CPU寄存器的值 sp ip fp r0~r10， oops時，應用層的Process Process swapper (pid: 0, stack limit = 0xc0592270) ， 如果crash發生在內核調用上下文，這個可以用來定位對應的用戶態進程 最重要的是調用棧，可以通過調用棧來分析錯誤位置 這里需要說明一點， skb_checksum+0x3f8/0x400，在反匯編后，可以通過找到skb_checksum函數入口地址偏移0x3f8來精確定位執行點 在需要精確定位出錯位置的時候，我們就需要用到反匯編工具objdump了。下面就是一個示例， objdump -D -S xxx.o > xxx.txt 舉個例子，比如我們需要尋找棧 (et_isr+0x2b4/0x3dc [et]) from [<bf11aa44>] (et_txq_work+0x24/0x54 [et])，這里我們可以知道這個函數是在 [et] 這個obj文件中，那么我們可以直接去找 et.o ，然后反匯編 objdump -D -S et.o > et.txt , 然后et.txt中就是反匯編后的指令。當然，單看匯編指令會非常讓人頭疼，我們需要反匯編指令和源碼的一一對應才好分析問題。這就需要我們在編譯compile的時候加上 -g 參數，把編譯過程中的symbol和調試信息一並加入到最后obj文件中，這樣objdump反匯編之后的文件中就包含嵌入的源碼文件了。 對於內核編譯來講，就是需要在內核編譯的根目錄下，修改Makefile中 KBUILD_CFLAGS , 加上 -g 編譯選項。 KBUILD_CFLAGS := -g -Wall -Wundef -Wstrict-prototypes -Wno-trigraphs \ -fno-strict-aliasing -fno-common \ -Werror-implicit-function-declaration \ -Wno-format-security \ -fno-delete-null-pointer-checks -Wno-implicit-function-declaration \ -Wno-unused-but-set-variable \ -Wno-unused-local-typedefs 下面是一份反編譯完成后的文件的部分截取。我們可以看到，這里0x1f0是<et_isr> 這個函數的入口entry，c的源代碼是在前面，后面跟的匯編代碼是對應的反匯編指令 f0 <et_isr>: et_isr(int irq, void *dev_id) #else static irqreturn_t BCMFASTPATH et_isr(int irq, void *dev_id, struct pt_regs *ptregs) #endif { f0: e92d40f8 push {r3, r4, r5, r6, r7, lr} f4: e1a04001 mov r4, r1 struct chops *chops; void *ch; uint events = 0; et = (et_info_t *)dev_id; chops = et->etc->chops; f8: e5913000 ldr r3, [r1] ch = et->etc->ch; /* guard against shared interrupts */ if (!et->etc->up) fc: e5d32028 ldrb r2, [r3, #40] ; 0x28 struct chops *chops; void *ch; uint events = 0; et = (et_info_t *)dev_id; chops = et->etc->chops; : e5936078 ldr r6, [r3, #120] ; 0x78 ch = et->etc->ch; : e593507c ldr r5, [r3, #124] ; 0x7c /* guard against shared interrupts */ if (!et->etc->up) : e3520000 cmp r2, #0 c: 1a000001 bne 218 <et_isr+0x28> : e1a00002 mov r0, r2 : e8bd80f8 pop {r3, r4, r5, r6, r7, pc} goto done; /* get interrupt condition bits */ events = (*chops->getintrevents)(ch, TRUE); : e5963028 ldr r3, [r6, #40] ; 0x28 c: e1a00005 mov r0, r5 : e3a01001 mov r1, #1 : e12fff33 blx r3 : e1a07000 mov r7, r0 /* not for us */ if (!(events & INTR_NEW)) c: e2100010 ands r0, r0, #16 : 08bd80f8 popeq {r3, r4, r5, r6, r7, pc} ET_TRACE(("et%d: et_isr: events 0x%x\n", et->etc->unit, events)); ET_LOG("et%d: et_isr: events 0x%x", et->etc->unit, events); /* disable interrupts */ (*chops->intrsoff)(ch); : e5963038 ldr r3, [r6, #56] ; 0x38 : e1a00005 mov r0, r5 c: e12fff33 blx r3 (*chops->intrson)(ch); } 在objdump反匯編出指令之后，我們可以根據調用棧上的入口偏移來找到對應的精確調用點。例如， (et_isr+0x2b4/0x3dc [et]) from [<bf11aa44>] (et_txq_work+0x24/0x54 [et]) ， 我們可以知道調用點在et_isr入口位置+0x2b4偏移 ，而剛才我們看到 et_isr的入口位置是0x1f0 ,那就是說在 0x1f0+0x2b4=0x4a4偏移位置。我們來看看，如下指令 4a4: e585007c str r0, [r5, #124] ; 0x7c，其對應的源代碼就是上面那一段c代碼， skb->csum = skb_checksum(skb, thoff, skb->len - thoff, 0);。而我們也知道，下一個調用函數的確是 skb_checksum , 說明精確的調用指令是准確的。 ASSERT((prot == IP_PROT_TCP) || (prot == IP_PROT_UDP)); check = (uint16 *)(th + ((prot == IP_PROT_UDP) ? c: e3580011 cmp r8, #17 : 13a0a010 movne sl, #16 : 03a0a006 moveq sl, #6 offsetof(struct udphdr, check) : offsetof(struct tcphdr, check))); *check = 0; : e18720ba strh r2, [r7, sl] thoff = (th - skb->data); if (eth_type == HTON16(ETHER_TYPE_IP)) { struct iphdr *ih = ip_hdr(skb); prot = ih->protocol; ASSERT((prot == IP_PROT_TCP) || (prot == IP_PROT_UDP)); check = (uint16 *)(th + ((prot == IP_PROT_UDP) ? c: e087200a add r2, r7, sl : e58d2014 str r2, [sp, #20] offsetof(struct udphdr, check) : offsetof(struct tcphdr, check))); *check = 0; ET_TRACE(("et%d: skb_checksum: \n", et->etc->unit)); skb->csum = skb_checksum(skb, thoff, skb->len - thoff, 0); : e5952070 ldr r2, [r5, #112] ; 0x70 : e58dc008 str ip, [sp, #8] c: e0612002 rsb r2, r1, r2 a0: ebfffffe bl 0 <skb_checksum> a4: e585007c str r0, [r5, #124] ; 0x7c *check = csum_tcpudp_magic(ih->saddr, ih->daddr, a8: e5953070 ldr r3, [r5, #112] ; 0x70 static inline __wsum csum_tcpudp_nofold(__be32 saddr, __be32 daddr, unsigned short len, unsigned short proto, __wsum sum) { __asm__( ac: e59dc008 ldr ip, [sp, #8] 有幾點比較geek的地方需要注意： 函數調用棧的調用不一定准確（不知道why？可能因為調用過程是通過LR來反推到的，LR在執行過程中有可能被修改？），但是有一點可以確認，調用的點是准確的，也就是說調用函數不一定准，但是調用函數+偏移是能夠找到准確的調入指令 inline的函數以及被優化的函數可能不會出現在調用棧上，在編譯的時候因為優化的需要，會就地展開代碼，這樣就不會在這里有調用棧幀（stack frame）存在了 REF https://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-cn-kdump4/index.html?ca=drs muahao@aliyun.com