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浅析Linux下core文件

查看次数31790 发表时间2014-06-25 21:41:39

http://egamesir.blog.163.com/blog/static/188096088201393010624283/Core,又称之为Core Dump文件,是Unix/Linux操作系统的一种机制,对于线上服务而言,Core令人闻之色变,因为出Core的过程意味着服务暂时不能...

http://egamesir.blog.163.com/blog/static/188096088201393010624283/

Core,又称之为Core Dump文件,是Unix/Linux操作系统的一种机制,对于线上服务而言,Core令人闻之色变,因为出Core的过程意味着服务暂时不能正常响应,需要恢复,并且随着吐Core进程的内存空间越大,此过程可能持续很长一段时间(例如当进程占用60G+以上内存时,完整Core文件需要15分钟才能完全写到磁盘上),这期间产生的流量损失,不可估量。

凡事皆有两面性OS在出Core的同时,虽然会终止掉当前进程,但是也会保留下第一手的现场数据,OS仿佛是一架被按下快门的相机,而照片就是产出的Core文件。里面含有当进程被终止时内存、CPU寄存器等信息,可以供后续开发人员进行调试

关于Core产生的原因很多,比如过去一些Unix的版本不支持现代Linux上这种GDB直接附着到进程上进行调试的机制,需要先向进程发送终止信号,然后用工具阅读core文件。在Linux上,我们就可以使用kill向一个指定的进程发送信号或者使用gcore命令来使其主动出Core并退出。如果从浅层次的原因上来讲,出Core意味着当前进程存在BUG,需要程序员修复。从深层次的原因上讲,是当前进程触犯了某些OS层级的保护机制,逼迫OS向当前进程发送诸如SIGSEGV(即signal 11)之类的信号, 例如访问空指针或数组越界出Core,实际上是触犯了OS的内存管理,访问了非当前进程的内存空间,OS需要通过出Core来进行警示,这就好像一个人身体内存在病毒,免疫系统就会通过发热来警示,并导致人体发烧是一个道理(有意思的是,并不是每次数组越界都会出Core,这和OS的内存管理中虚拟页面分配大小和边界有关,即使不出Core,也很有可能读到脏数据,引起后续程序行为紊乱,这是一种很难追查的BUG)。

说了这些,似乎感觉Core很强势,让人感觉缺乏控制力,其实不然。控制Core产生的行为和方式,有两个途径:

1.修改/proc/sys/kernel/core_pattern文件,此文件用于控制Core文件产生的文件名,默认情况下,此文件内容只有一行内容:“core”,此文件支持定制,一般使用%配合不同的字符,这里罗列几种:

%p  出Core进程的PID
%u  出Core进程的UID
%s  造成Core的signal号
%t  出Core的时间,从1970-01-0100:00:00开始的秒数
%e  出Core进程对应的可执行文件名

2.Ulimit –C命令,此命令可以显示当前OS对于Core文件大小的限制,如果为0,则表示不允许产生Core文件。如果想进行修改,可以使用:

Ulimit –cn

其中n为数字,表示允许Core文件体积的最大值,单位为Kb,如果想设为无限大,可以执行:

Ulimit -cunlimited

产生了Core文件之后,就是如何查看Core文件,并确定问题所在,进行修复。为此,我们不妨先来看看Core文件的格式,多了解一些Core文件。

首先可以明确一点,Core文件的格式ELF格式,这一点可以通过使用readelf -h命令来证实,如下图:

从读出来的ELF头信息可以看到,此文件类型为Core文件,那么readelf是如何得知的呢?可以从下面的数据结构中窥得一二:

其中当值为4的时候,表示当前文件为Core文件。如此,整个过程就很清楚了。

了解了这些之后,我们来看看如何阅读Core文件,并从中追查BUG。在Linux下,一般读取Core的命令为:

gdb exec_file core_file

使用GDB,先从可执行文件中读取符号表信息,然后读取Core文件。如果不与可执行文件搅合在一起可以吗?答案是不行,因为Core文件中没有符号表信息,无法进行调试,可以使用如下命令来验证:

Objdump –x core_file | tail

我们看到如下两行信息:

SYMBOL TABLE:

no symbols

表明当前的ELF格式文件中没有符号表信息

为了解释如何看Core中信息,我们来举一个简单的例子:

#include “stdio.h”

int main(){

int stack_of[100000000];

int b=1;

int* a;

*a=b;

}

这段程序使用gcc –g a.c –o a进行编译,运行后直接会Core掉,使用gdb a core_file查看栈信息,可见其Core在了这行代码:

int stack_of[100000000];

原因很明显,直接在栈上申请如此大的数组,导致栈空间溢出,触犯了OS对于栈空间大小的限制,所以出Core(这里是否出Core还和OS对栈空间的大小配置有关,一般为8M)。但是这里要明确一点,真正出Core的代码不是分配栈空间的int stack_of[100000000], 而是后面这句int b=1, 为何?出Core的一种原因是因为对内存的非法访问,在上面的代码中分配数组stack_of时并未访问它,但是在其后声明变量并赋值,就相当于进行了越界访问,继而出Core。为了解释得更详细些,让我们使用gdb来看一下出Core的地方,使用命令gdb a core_file可见:

可知程序出现了段错误“Segmentation fault”, 代码是int b=1这句。我们来查看一下当前的栈信息:

其中可见指令指针rip指向地址为0×400473, 我们来看下当前的指令是什么:

这条movl指令要把立即数1送到0xffffffffe8287bfc(%rbp)这个地址去,其中rbp存储的是帧指针,而0xffffffffe8287bfc很明显是一个负数,结果计算为-400000004。这就可以解释了:其中我们申请的int stack_of[100000000]占用400000000字节,b是int类型,占用4个字节,且栈空间是由高地址向低地址延伸,那么b的栈地址就是0xffffffffe8287bfc(%rbp),也就是$rbp-400000004。当我们尝试访问此地址时:

可以看到无法访问此内存地址,这是因为它已经超过了OS允许的范围。

下面我们把程序进行改进:

#include “stdio.h”

int main(){

int* stack_of = malloc(sizeof(int)*100000000);

int b=1;

int* a;

*a=b;

}

使用gcc –O3 –g a.c –o a进行编译,运行后会再次Core掉,使用gdb查看栈信息,请见下图:

可见BUG出在第7行,也就是*a=b这句,这时我们尝试打印b的值,却发现符号表中找不到b的信息。为何?原因在于gcc使用了-O3参数,此参数可以对程序进行优化,一个负面效应是优化过程中会舍弃部分局部变量,导致调试时出现困难。在我们的代码中,b声明时即赋值,随后用于为*a赋值。优化后,此变量不再需要,直接为*a赋值为1即可,如果汇编级代码上讲,此优化可以减少一条MOV语句,节省一个寄存器。

此时我们的调试信息已经出现了一些扭曲,为此我们重新编译源程序,去掉-O3参数(这就解释了为何一些大型软件都会有debug版本存在,因为debug是未经优化的版本,包含了完整的符号表信息,易于调试),并重新运行,得到新的core并查看,如下图:

这次就比较明显了,b中的值没有问题,有问题的是a,其指向的地址是非法区域,也就是a没有分配内存导致的Core。当然,本例中的问题其实非常明显,几乎一眼就能看出来,但不妨碍它成为一个例子,用来解释在看Core过程中,需要注意的一些问题。

 

http://www.cppblog.com/loky/archive/2008/12/10/69106.html

当我们的程序崩溃时,内核有可能把该程序当前内存映射到core文件里,方便程序员找到程序出现问题的地方。最常出 现的,几乎所有C程序员都出现过的错误就是“段错误”了。也是最难查出问题原因的一个错误。下面我们就针对“段错误”来分析core文件的产生、以及我们 如何利用core文件找到出现崩溃的地方。

何谓core文件

当一个程序崩溃时,在进程当前工作目录的core文件中复制了该进程的存储图像。core文件仅仅是一个内存映象(同时加上调试信息),主要是用来调试的。

当程序接收到以下UNIX信号会产生core文件:

 

名字

说明

ANSI C  POSIX.1

SVR4  4.3+BSD

缺省动作

SIGABRT

异常终止(abort)

  .       .

  .      .

终止w/core

SIGBUS

硬件故障

          .

  .      .

终止w/core

SIGEMT

硬件故障

 

  .      .

终止w/core

SIGFPE

算术异常

  .       .

  .      .

终止w/core

SIGILL

非法硬件指令

  .       .

  .      .

终止w/core

SIGIOT

硬件故障

 

  .      .

终止w/core

SIGQUIT

终端退出符

     
(转发请注明转自:学PHP)    


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