深入探究 Linux C中进程崩溃

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前言
栈内存异常以及案列分享
堆内存异常以及案列分享
Ptmalloc的内存管理

前言

LinuxC的内存管理融入了设计者很多高效的算法和思想，提供了用户直接可以操作的内存的“指针”，这也是其他语言不涉及的（除Go语言21世纪的C语言），但是对于指针这把双刃剑，开发者操作着进程的内存，难免造成意想不到的崩溃问题，其实踩内存情况应该把栈和堆（ptmalloc）分开，因为linux对这两块的管理机制不同，本次讨论栈空间内存异常以及堆内存异常导致的崩溃问题，重点提供定位思路，关于泄露和锁问题后期可以继续研究。

栈内存异常以及案列分享

• 访问空指针
• 原因：访问空指针，导致崩溃
  空指针原因：互操作、非原子操作导致定时器链表节点为空，导致pstTmpTimer 为NULL
• 总结：对于函数返回值为指针类型的，在使用时候，应该判断是否为NULL情况，被调函数指针值尽可能可控
  
• 栈中局部变量内存地址被踩，不可预料
• 原因：拷贝的数据长度多了，覆盖了栈帧中局部变量中的值，修改了pstChlVodStausRspMsg 的地址，导致造成了非法访问
  总结：对于系统函数或库函数，特别是入参是指针且操作内存的函数，函数入参要谨慎细微，如atoi() 、strcpy()、 memcpy()、popen()、scanf()等。
  
  
• 访问非法地址，不可预料
  
  
  
• 栈内存访问非法总结：
  1.栈内存异常导致的崩溃定位难度比较简单，首先必现，不会随机崩溃，多线程环境下也仅仅是自己的线程空间中的函数栈。Ps:有一些内存发生堆叠、造成的雪崩，会导致函数栈完全破坏，这种就比较麻烦。

定位方法：
1.首选gdb,毕竟不是随机崩溃，所以大多都可以直接调试出来。
2.跑检测工具。
3.定位流程，注销代码，缩小范围，打印日志。

堆内存异常以及案列分享

• 随机崩溃（一）：malloc的内存被越界，地址被修改，导致地址非法，暂时不崩溃，在free 时候不崩溃 ，等下次谁去malloc 时候崩溃

• 定位过程：
  1.堆栈最后出现 glibc 的 _int_malloc（）函数，需要注意，此时的内存是由于之前free的内存块被踩 ，下面是init_malloc()函数的异常，都会触发abort()函数发生崩溃
  

• 2.既然是free出的问题，那就打印了dump中的所有的线程栈，找带有free的堆栈，判断free 内存的异常是自己的函数栈还是其他线程栈空间，通常有两种，1.在自己的线程栈中，申请的内存，free 前被踩了，那么会挂自己线程栈空间 ，如果其他线程空间，需要打印所有的线程栈空间
  

• 3.结合代码，排除嫌疑，找这块代码申请内存的地方，pstAuthInfo 这个指针指向的是动态开辟的所以打印指针内容，需要特别注意 这个szQop 这个字段gdb没有提示类似 ‘\000’ ，说明此数组已经填满

• 4.打印证明是否是数组越界，证明确实是数组越界了，数组最后的\0 都踩了，数组没有结束符， 这个数组的内存是malloc的结构体，那就free 的时候已经非法了。
  总结：
  字符串的这种匹配，往数组放内容，数据入参异常的时候就会出问题，可以增加szQop[strlen(szQop) - 1] = ‘\0’，进行保护。

• 随机崩溃（二）：malloc的内存，指针修改地址越界，导致free 时候崩溃 ，或下次谁去malloc 时候崩溃的随机崩溃
  
  1.堆内存的申请的数据块，如果使用者进行了非法操作，导致的问题比较难定位，特别在多线程环境下，会产生随机崩溃，线程数量越多，跟踪定位就越困难。
  2.因为ptmalloc支持多线程的原因，把所有的线程申请的动态内存统一维护队列中，这样就会出现直接gdb的bt,堆栈往往不在此刻线程中。
  3.内存的回收机制、申请机制比较复杂，可能异常的内存回收缓存的trunk 中，下次给其他线程分配时候，检测发生崩溃。

定位方法：
1.需要对地址敏感，对堆栈可以有大体的把握，列如，顶层堆栈出现了_int_malloc()字样，就去找其他线程中有free()的堆栈。
2.工具定位，实在定位不出来，还是跑工具进行协助定位。

Ptmalloc的内存管理

Ptmalloc是目前glibc 的堆内存管理，开发者使用的free()和malloc()在ptmalloc 中它特有的算法以及机制，学习ptmalloc 原理有利于：
1.知道动态内存的分配、调度、使用、释放过程，从而gdb 看堆栈时候，在多线程环境下，在很多堆栈中，寻找怀疑的线程栈。
2.知道动态内存使用需要谨慎细微，glibc的堆管理高效性，基于开发者对内存的正确使用。
3.更好学习指针的使用，其中ptmalloc有大量的指针运算,提升自己。