coredump简介与coredump原因总结

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千兵卫博士

 

coredump简介与coredump原因总结

什么是coredump？

通常情况下coredmp包含了程序运行时的内存，寄存器状态，堆栈指针，内存管理信息等。可以理解为把程序工作的当前状态存储成一个文件。许多程序和操作系统出错时会自动生成一个core文件。

如何使用coredump?

coredump可以用在很多场合，使用Linux,或者solaris的人可能都有过这种经历，系统在跑一些压力测试或者系统负载一大的话，系统就hang住了或者干脆system panic.这时唯一能帮助你分析和解决问题的就是coredump了。

现在很多应该程序出错时也会出现coredump.

分析coredump的工具

现在大部分类unix操作系统都提供了分析core文件的工具，比如 GNU Binutils Binary File Descriptor library (BFD), GNU Debugger(gdb），mdb等

coredump的文件格式

类unix操作系统中使用efi格式保存coredump文件。

在solairs下

bash-3.2# file *unix.3 ELF 32-bit LSB executable 80386 Version 1, statically linked, not stripped, no debugging information availableunix.4 ELF 32-bit LSB executable 80386 Version 1, statically linked, not stripped, no debugging information available

造成程序coredump的原因很多，这里根据以往的经验总结一下：

1 内存访问越界
  a) 由于使用错误的下标，导致数组访问越界
  b) 搜索字符串时，依靠字符串结束符来判断字符串是否结束，但是字符串没有正常的使用结束符
  c) 使用strcpy, strcat, sprintf, strcmp, strcasecmp等字符串操作函数，将目标字符串读/写爆。应该使用strncpy, strlcpy, strncat, strlcat, snprintf, strncmp, strncasecmp等函数防止读写越界。
 
2 多线程程序使用了线程不安全的函数。
应该使用下面这些可重入的函数，尤其注意红色标示出来的函数，它们很容易被用错：
asctime_r(3c) gethostbyname_r(3n) getservbyname_r(3n) ctermid_r(3s) gethostent_r(3n) getservbyport_r(3n) ctime_r(3c) getlogin_r(3c) getservent_r(3n) fgetgrent_r(3c) getnetbyaddr_r(3n) getspent_r(3c) fgetpwent_r(3c) getnetbyname_r(3n) getspnam_r(3c) fgetspent_r(3c) getnetent_r(3n) gmtime_r(3c) gamma_r(3m) getnetgrent_r(3n) lgamma_r(3m) getauclassent_r(3) getprotobyname_r(3n) localtime_r(3c) getauclassnam_r(3) etprotobynumber_r(3n) nis_sperror_r(3n) getauevent_r(3) getprotoent_r(3n) rand_r(3c) getauevnam_r(3) getpwent_r(3c) readdir_r(3c) getauevnum_r(3) getpwnam_r(3c) strtok_r(3c) getgrent_r(3c) getpwuid_r(3c) tmpnam_r(3s) getgrgid_r(3c) getrpcbyname_r(3n) ttyname_r(3c) getgrnam_r(3c) getrpcbynumber_r(3n) gethostbyaddr_r(3n) getrpcent_r(3n)
 
3 多线程读写的数据未加锁保护。
对于会被多个线程同时访问的全局数据，应该注意加锁保护，否则很容易造成core dump
 
4 非法指针
  a) 使用空指针
  b) 随意使用指针转换。一个指向一段内存的指针，除非确定这段内存原先就分配为某种结构或类型，或者这种结构或类型的数组，否则不要将它转换为这种结构或类型 的指针，而应该将这段内存拷贝到一个这种结构或类型中，再访问这个结构或类型。这是因为如果这段内存的开始地址不是按照这种结构或类型对齐的，那么访问它 时就很容易因为bus error而core dump.
 
5 堆栈溢出
不要使用大的局部变量（因为局部变量都分配在栈上），这样容易造成堆栈溢出，破坏系统的栈和堆结构，导致出现莫名其妙的错误。

coredump文件的生成方法以及使用方法：

（假设下例是在x86上交叉编译，而在arm上运行异常的现象）

1．  在arm内核里加入coredump的支持（一般内核都支持coredump, 不用重编）

2．  运行命令，此时允许coredump文件产生：(在arm上)
 ulimit –c unlimited

3．  执行程序：（在arm上）
./test
在异常退出时，会显示如下信息，注意括号里的内容
Segmentation fault (core dumped)
程序执行目录下将产生*core文件

4．  用gdb分析：（在x86上）
arm-linux-gdb ./test test.core
再用gdb的bt或where看就可以了
(arm-linux-gdb的编译见<调试工具之四gdbserve>)

系统支持生成core并设置存储位置的方法：

1> 在/etc/profile中加入以下一行，这将允许生成coredump文件
ulimit -c unlimited

2> 在rc.local中加入以下一行，这将使程序崩溃时生成的coredump文件位于/tmp目录下:
echo /tmp/core.%e.%p > /proc/sys/kernel/core_pattern  

/tmp/也可以是其它的目录位置。最佳位置应当满足以下需求：
* 对所有用户可写
* 空间容量足够大
* 掉电后文件不丢失

查看栈信息
—————

当程序被停住了，你需要做的第一件事就是查看程序是在哪里停住的。当你的程序调用了一个函数，函数的地址，函数参数，函数内的局部变量都会被压入“栈”（Stack）中。你可以用GDB命令来查看当前的栈中的信息。

下面是一些查看函数调用栈信息的GDB命令：

backtrace 
    bt 
        打印当前的函数调用栈的所有信息。如：
        
        (gdb) bt
        #0  func (n=250) at tst.c:6
        #1  0x08048524 in main (argc=1, argv=0xbffff674) at tst.c:30
        #2  0x400409ed in __libc_start_main () from /lib/libc.so.6
        
        从上可以看出函数的调用栈信息：__libc_start_main --> main() --> func()
        
    
    backtrace <n>
    bt <n> 
        n是一个正整数，表示只打印栈顶上n层的栈信息。

backtrace <-n> 
    bt <-n> 
        -n表一个负整数，表示只打印栈底下n层的栈信息。
        
如果你要查看某一层的信息，你需要在切换当前的栈，一般来说，程序停止时，最顶层的栈就是当前栈，如果你要查看栈下面层的详细信息，首先要做的是切换当前栈。

frame <n> 
    f <n> 
        n是一个从0开始的整数，是栈中的层编号。比如：frame 0，表示栈顶，frame 1，表示栈的第二层。
    
    up <n>
        表示向栈的上面移动n层，可以不打n，表示向上移动一层。 
        
    down <n> 
        表示向栈的下面移动n层，可以不打n，表示向下移动一层。

上面的命令，都会打印出移动到的栈层的信息。如果你不想让其打出信息。你可以使用这三个命令：
    
            select-frame <n> 对应于 frame 命令。
            up-silently <n> 对应于 up 命令。
            down-silently <n> 对应于 down 命令。

查看当前栈层的信息，你可以用以下GDB命令：

frame 或 f 
        会打印出这些信息：栈的层编号，当前的函数名，函数参数值，函数所在文件及行号，函数执行到的语句。
    
    info frame 
    info f 
        这个命令会打印出更为详细的当前栈层的信息，只不过，大多数都是运行时的内内地址。比如：函数地址，调用函数的地址，被调用函数的地址，目前的函数是由什么样的程序语言写成的、函数参数地址及值、局部变量的地址等等。如：
            (gdb) info f
            Stack level 0, frame at 0xbffff5d4:
             eip = 0x804845d in func (tst.c:6); saved eip 0x8048524
             called by frame at 0xbffff60c
             source language c.
             Arglist at 0xbffff5d4, args: n=250
             Locals at 0xbffff5d4, Previous frame's sp is 0x0
             Saved registers:
              ebp at 0xbffff5d4, eip at 0xbffff5d8
              
     info args
        打印出当前函数的参数名及其值。
     
     info locals
        打印出当前函数中所有局部变量及其值。
        
     info catch
        打印出当前的函数中的异常处理信息。
        
        
        
        
查看源程序
—————

显示源代码

GDB 可以打印出所调试程序的源代码，当然，在程序编译时一定要加上-g的参数，把源程序信息编译到执行文件中。不然就看不到源程序了。当程序停下来以后，GDB会报告程序停在了那个文件的第几行上。你可以用list命令来打印程序的源代码。还是来看一看查看源代码的GDB命令吧。
    
    list <linenum>
        显示程序第linenum行的周围的源程序。
    
    list <function> 
        显示函数名为function的函数的源程序。
        
    list 
        显示当前行后面的源程序。
    
    list - 
        显示当前行前面的源程序。

一般是打印当前行的上5行和下5行，如果显示函数是是上2行下8行，默认是10行，当然，你也可以定制显示的范围，使用下面命令可以设置一次显示源程序的行数。

set listsize <count>
        设置一次显示源代码的行数。
        
    show listsize
        查看当前listsize的设置。

list命令还有下面的用法：

list <first>, <last>
        显示从first行到last行之间的源代码。
    
    list , <last>
        显示从当前行到last行之间的源代码。
        
    list +
        往后显示源代码。

一般来说在list后面可以跟以下这们的参数：

<linenum>   行号。
    <+offset>   当前行号的正偏移量。
    <-offset>   当前行号的负偏移量。
    <filename:linenum>  哪个文件的哪一行。
    <function>  函数名。
    <filename:function> 哪个文件中的哪个函数。
    <*address>  程序运行时的语句在内存中的地址。

搜索源代码

不仅如此，GDB还提供了源代码搜索的命令：

forward-search <regexp> 
    search <regexp>
        向前面搜索。

reverse-search <regexp> 
        全部搜索。
        
其中，<regexp>就是正则表达式，也主一个字符串的匹配模式，关于正则表达式，我就不在这里讲了，还请各位查看相关资料。

指定源文件的路径

某些时候，用-g编译过后的执行程序中只是包括了源文件的名字，没有路径名。GDB提供了可以让你指定源文件的路径的命令，以便GDB进行搜索。

directory <dirname ... >
    dir <dirname ... >
        加一个源文件路径到当前路径的前面。如果你要指定多个路径，UNIX下你可以使用“:”，Windows下你可以使用“;”。
    directory 
        清除所有的自定义的源文件搜索路径信息。
    
    show directories 
        显示定义了的源文件搜索路径。

源代码的内存

你可以使用info line命令来查看源代码在内存中的地址。info line后面可以跟“行号”，“函数名”，“文件名:行号”，“文件名:函数名”，这个命令会打印出所指定的源码在运行时的内存地址，如：

(gdb) info line tst.c:func
        Line 5 of "tst.c" starts at address 0x8048456 <func+6> and ends at 0x804845d <func+13>.

还有一个命令（disassemble）你可以查看源程序的当前执行时的机器码，这个命令会把目前内存中的指令dump出来。如下面的示例表示查看函数func的汇编代码。

(gdb) disassemble func
        Dump of assembler code for function func:
        0x8048450 <func>:       push   %ebp
        0x8048451 <func+1>:     mov    %esp,%ebp
        0x8048453 <func+3>:     sub    $0x18,%esp
        0x8048456 <func+6>:     movl   $0x0,0xfffffffc(%ebp)
        0x804845d <func+13>:    movl   $0x1,0xfffffff8(%ebp)
        0x8048464 <func+20>:    mov    0xfffffff8(%ebp),%eax
        0x8048467 <func+23>:    cmp    0x8(%ebp),%eax
        0x804846a <func+26>:    jle    0x8048470 <func+32>
        0x804846c <func+28>:    jmp    0x8048480 <func+48>
        0x804846e <func+30>:    mov    %esi,%esi
        0x8048470 <func+32>:    mov    0xfffffff8(%ebp),%eax
        0x8048473 <func+35>:    add    %eax,0xfffffffc(%ebp)
        0x8048476 <func+38>:    incl   0xfffffff8(%ebp)
        0x8048479 <func+41>:    jmp    0x8048464 <func+20>
        0x804847b <func+43>:    nop
        0x804847c <func+44>:    lea    0x0(%esi,1),%esi
        0x8048480 <func+48>:    mov    0xfffffffc(%ebp),%edx
        0x8048483 <func+51>:    mov    %edx,%eax
        0x8048485 <func+53>:    jmp    0x8048487 <func+55>
        0x8048487 <func+55>:    mov    %ebp,%esp
        0x8048489 <func+57>:    pop    %ebp
        0x804848a <func+58>:    ret
        End of assembler dump.

部分转自：http://blog.csdn.net/haoel/article/details/2882