写个dump_stack【转】

转自：http://blog.chinaunix.net/uid-27714502-id-3434761.html

简单实现dump_stack

0.首先确保你能写个内核模块:打印"hello kernel"

  如果熟悉dump_stack的话，完全可以绕开此文，或者自己去看dump_stack代码实现之。

 

1.dump_stack是什么

经常调试内核一定对这个函数不陌生，因为我们大多数人调试内核的时候都受这个函数的

折磨，不信，那么我们调用下这个函数看看(随意写个内核模块调用dump_stack()，插入内核),

我们来看看输出:

Pid: 9982, comm: insmod Not tainted 2.6.31.5-127.fc12.i686.PAE #1

Call Trace:

 [<f7e98008>] init+0x8/0xc [hello]

 [<c040305b>] do_one_initcall+0x51/0x13f

 [<c0462e2f>] sys_init_module+0xac/0x1bd

 [<c0408f7b>] sysenter_do_call+0x12/0x28

看到输出，大家一定很熟悉, 没见过类似输出的，一定没把kernel搞崩过.

(来我教你:*(int *)NULL = 0xdead;)

其实不见得每次内核崩溃都会调用dump_stack，但是看到dump_stack的我们不应该被吓到，

反而应该高兴：内核在临挂前还喘口气给我们提示了宝贵的调试信息

 

2.构造dump_stack第一句

有的人已经不耐烦我这唠叨，自己开始查看代码了,但是为了满足我们小小的虚荣，看懂还不行，

自己也要来写个玩玩,不能老被dump_stack欺负阿。

我们看看dump_stack里面第一句代码：

 printk("Pid: %d, comm: %.20s %s %s %.*s ",

                 current->pid, current->comm, print_tainted(),

                 init_utsname()->release,

                 (int)strcspn(init_utsname()->version, " "),

                 init_utsname()->version);

这里就不解释printk每个参数了，代码本身就自解释了，剩下的请google，

对于不太理解print_tainted,请看下此函数实现的源码上方的注释：）

 

3.构造dump_stack的call trace

1)先来句printk("Call Trace: "),

 

2)接下来就神奇了，当初我就觉得能将函数执行流打印出来实在是很神奇，内核到底用了什么方法呢？

先不说，我们来看一句简单的代码：

printk("[<%p>] %pS ", &printk, &printk);

观察输出:

[<c0776cf4>] printk+0x0/0x1c

你发现，这个输出结果和dump_stack输出的部分惊人的相似，但是我们传给printk的参数是确确实实的

地址值，原来prink自己能转换地址到相应的函数名，只要用参数"%pS"就可以了。

我相信看到这里的人，估计已经走开自己去实现dump_stack玩了。

但是输出也可能是：

[<c0776cf4>] c0776cf4S

如果你不幸看到这个，那么你还是升级下内核吧，或者仔细阅读下dump_stack代码，完全靠自己去实现

下，那么你收获一定会远超出这篇文章。

printk之所以能够识别函数地址，靠的是kallsyms子系统的帮助，

用过类似grep -w "printk" /proc/kallsyms命令的人，一定要好好谢谢这个子系统，

多亏它我们才能从内核导出symbol

深入研究kallsyms就靠大家了。

 

3)在刚刚的惊喜后，我们回到正题，怎么用printk把当前的执行流打印出来？

这里用到x86中堆栈对函数调用的帮助，详细信息请google，我们要知道一点：每次函数调用时候，

都会将函数的返回地址(调用函数指令的下一句指令的地址)压入堆栈，已备函数返回时。

我们就可以靠这个返回地址来帮助打印函数执行流。

但是这个地址并不是一个函数的准确地址呀？

%pS需要的参数不一定是准确的函数地址，在函数内部任意指令地址都可以，这就解释了输出形式是

"printk+0x0/0x1c"，0x0表示参数地址相对于printk地址的偏移，0x1c表示printk函数大小。

你可以尝试下：printk("%pS ", &printk + 1);

 

并且如果函数属于某个模块，还会在输出后面加上模块名称，类似：" [<f8cd40a5>] exit+0xd/0xf [hello]"

 

这里知道地址在堆栈里，那么怎么取堆栈呢?

其实很简单：

int stack_pointer;

我们只要取临时变量地址值 &stack_pointer 就可以了(也可以用内联汇编取esp值)，然后只要循环遍历堆栈上所有值，然后判断该值是否在

内核代码段空间内，如果是那么就用%pS输出。

 

那么堆栈的结束地址是什么呢？

就是当前进程的内核态堆栈段，不懂的话请google，一定要搞清除这个。

这里我们记堆栈底为:

bottom = (unsigned int)current_thread_info() + THREAD_SIZE;

 

但是怎么判断地址值是否在内核代码段呢？

我们可以用kernel_text_address这个函数就可以了，但是很不幸的是此函数内核没有导出，我们不能使用，

那么我们就自己实现个kernel_text_address吧，但是更不幸的是此函数内部实现所依赖的变量_etext等也没有

被内核导出，其实我也没想到很好的方法，索性就用个笨办法:

手动找出此函数内核中的地址，

# grep kernel_text_address /proc/kallsyms

c044f107 T kernel_text_address

在代码中通过地址值调用kernel_text_address

int (*kernel_text_addressp)(unsigned int) = (int (*)(unsigned int))0xc044f107;

 

4)给出个较为完整的代码(在本机上写的：2.6.31.5-127.fc12.i686.PAE, 虚拟机上文档写的麻烦)

#include <linux/init.h>

#include <linux/module.h>

#include <linux/kernel.h>

#include <linux/utsname.h>

 

/* 

 * change the value to real addr of kernel_text_address :

 * grep -w kernel_text_address /proc/kallsyms

 */

static int (*kernel_text_addressp)(unsigned int) = (int (*)(unsigned int))0xc044f107;

 

void my_dump_stack(void)

{

unsigned int stack;

unsigned int bottom;

unsigned int addr;

printk("Pid: %d, comm: %.20s %s %s %.*s ",

current->pid, current->comm, print_tainted(),

init_utsname()->release,

(int)strcspn(init_utsname()->version, " "),

init_utsname()->version); 

printk("Call Trace: ");

 

/* get stack point */

stack = (unsigned int)&stack;

 

/* get stack bottom point */

bottom = (unsigned int)current_thread_info() + THREAD_SIZE;

 

for (; stack < bottom; stack += 4) {

addr = *(unsigned int *)stack;

if (kernel_text_addressp(addr))

printk(" [<%p>] %pS ", (void *)addr, (void *)addr);

}

}

 

static int __init init(void)

{

/* test */

my_dump_stack();

return 0;

}

 

static void __exit exit(void)

{

/* test */

my_dump_stack();

}

 

MODULE_LICENSE("GPL");

module_init(init);

module_exit(exit);

 

3.改进

1)

如果你还没厌烦的话，这里有个改进的地方。

你会发现内核中的dump_stack会又类似如下输出：

 [<c04cf4e6>] ? path_put+0x1a/0x1d

这里有个问号：这个表示堆栈中有确有此值(某个函数内部地址)，但是并不代表此函数被

执行，也许这个值是个临时变量寄存在堆栈中。

要区分这个很容易，只要比较地址值所在堆栈的位置是否紧贴当前函数栈空间底的上方，

可以利用ebp(记录当前堆栈底)指针值来作比较，代码就留给大家写了。

 

2)

x86 64 实现要比x86 32复杂(见内核注释)：

/*

 * x86-64 can have up to three kernel stacks:

 * process stack

 * interrupt stack

 * severe exception (double fault, nmi, stack fault, debug, mce) hardware stack

 */

 

4.后记

你可能认为作者在忽悠你，这就整一个dump_stack注释的文章呀，贯上了写dump_stack的头衔！

我只有一句话：

Just for fun！