Android Native程序crash的一些定位方法简介

Android Native程序crash的一些定位方法简介

经常，避免不了，我们的代码会崩溃。如果crash在native代码上，Android会和其他Linux一样，生成一份core dump，将程序运行时的内存，寄存器状态，堆栈指针，内存管理信息以及各种函数调用堆栈信息等存到一个文件中，供调试者使用分析。

Core Dump的生成

Android的Core dump叫tombstone，墓碑文件。由专门的一个daemon服务debuggerd来搜集，保存到/data/tombstone/目录下[logcat中也会打印一份简要信息，基本够分析用]。一般生成过程为：

1. 系统异常，内核丢出来signal信号
2. 应用中，bionic中实现的默认signal处理过程，通过socket将pid/tid和异常退出信息，发给debuggerd进程
3. debuggerd得到pid/tid信息，通过ptrace挂到异常进程，得到异常进程的各种信息，然后生成墓碑文件，保存起来。

debuggerd的具体实现和ptrace就不展开讲了，以前研究挂钩子和benchmark分析处理的时候，参考了这里不少代码。有兴趣同学可以好好学习一下这个，也可以玩出花来的。比如以前做老化测试，就是改了捕鱼达人的金钱，脚本一直放炮整周末自动老化，不过现在好多apk都防着ptrace了，你想调试它它就自杀，越来越没意思了…

Tombstone文件的基本信息：

Tombstone信息通常由如下几部分组成：
1. 系统信息
包括编译信息、版本号、进程信息等。
2. 异常信息
包括产生的异常的原因，如signal 11（即段错误，内存访问异常）、异常所在位置等。
3. 寄存器信息
Dump当前线程栈中的寄存器值，包括通用寄存器和浮点寄存器的值。
4. backtrace信息
Dump当前进程栈中的调用栈。这个信息对异常分析非常有用。Backtrace信息已经做过符号定位和demangle，PC地址已经减去基地址，基本可以直接和so文件中的偏移地址对应。
5. 栈帧数据
以ascii形式，dump当前线程栈的栈帧信息。
6. 通用寄存器周边数据信息
通用寄存器很可能存储的是指针等信息，Android的tombstone会将通用寄存器周边数据也dump出来供分析。
7. 进程的logcat信息
Tombstone中还会dump在发生异常前，该进程输出的logcat信息。

其中，3,4,5,6,7每个线程信息都有对应信息。也不展开详说了，基本玩Android的都见过，除了墓碑文件中保存，在dropbox下，以及logcat的DEBUG TAG打出来的log中也有。

错误大体定位

简单说一下tombstone文件的阅读方式，大体定位错误方法。
一般对tombstone文件，除了知道是哪个进程挂了外，我们首要要知道的，是下面画圈圈的几个信息：

第一个,是signum，一般debuggerd关注的是SIGILL，SIGBUS，SIGABRT，SIGFPE，SIGSEGV，SIGPIPE等。而这里，估计九成都是SIGSEGV (即signal 11)，段错误，和非法内存访问等价。
第二个是sigcode。对于段错误来说，sigcode一般就两个：SEGV_MAPERR和SEGV_ACCERR，字面意思，一个是map错误，一个是访问错误。
第三个是错误地址。

简单定位

错误九成以上都是段错误，主要关注这个，其他像非法指令、浮点出错等，也可以分析一下，一般要么是代码越界改写，要么是系统硬件不稳定造成的
对于段错误，基本上大多是SEGV_MAPERR。先说一下段错误的两种类型：
SEGV_MAPERR：这个说明访问出错的地址，压根就没内map到进程地址空间来，这种情况，通常就是野指针，或者越界访问，当然访问空指针也是属于这类。
SEGV_ACCERR：这个说明访问出错地址，被map到地址空间来了，但是没访问权限。基本上是指针越界或野指针，比如写只读map的内存地址。
这里的tombstone中的错误地址，就是非法操作的地址。现在Adroid已经使用了ALSR(地址空间随机布局)，错误地址也一般不容易猜出大约哪里出问题，不过有一类地址，还是比较容易猜出来的：即地址的值比较小，基本上都是空指针访问了。地址值是小于4K的地址，可以认为就是解引用空指针了。

根据错误地址，错误类型，再通过tombstone给出的backtrace信息，使用编译时带符号的那份库，用addr2line查PC，直接得到出错的行号，结合错误原因，基本上可以定位错误了，修复即可。

几个错误例子

SEGV_MAPERR，错误的虚拟地址。怀疑野指针或越界。可以通过addr2line定位到行号。
一般我们看backtrace，并不是死板的看栈帧最顶上的。一般最顶上的都是C库，C库通常是被调用的底层函数库，不会做太多容错处理，一般认为是调用它的code给出的参数等有问题，再回溯几个栈帧看一下。这里很明显可以看到，是栈帧号3的地方出问题了，调用的是realloc，可能是越界或野指针，错的代码在这：

SharedBuffer* SharedBuffer::editResize(size_t newSize) const
{
    if (onlyOwner()) {
        SharedBuffer* buf = const_cast(this);
        if (buf->mSize == newSize) return buf;
        buf = (SharedBuffer*)realloc(buf, sizeof(SharedBuffer) + newSize);  //错在这
        if (buf != NULL) {
            buf->mSize = newSize;
            return buf;
        }
    }
    SharedBuffer* sb = alloc(newSize);
    if (sb) {
        const size_t mySize = mSize;
        memcpy(sb->data(), data(), newSize < mySize ? newSize : mySize);
        release();
    }
    return sb;    
}

看一下代码逻辑，基本先怀疑传入的参数newSize有异常，加一些trace，复现看看。

Dalvik虚拟机中有空指针， addr2line看一下具体位置，再看上下文查逻辑

这种错误，已经报说heap有异常，corrupt了。一般是有人越界写，或者double free都有可能，这个要查。很多时候还不是必现的，主要查一下临界区的保护问题。

主动自杀abort的，这个查到代码调用的地方，看一下逻辑就好。其实tombstone上，这类问题，同时会打印abort的原因，解决就好。