UDP包发送失败(einval)与kernel gc_thresh参数

在将RHEL版本从6.7升级到7.5后,遇到UDP包发送失败(einval)的问题。经过分析,可能是由于kernel层sendto函数返回的错误。通过strace捕获到sendmsg返回einval,解决方案是增大gc_thresh参数。同时,这个问题与RHEL7.5后CPU平均负载过高问题有关,增大gc_thresh参数解决了这两个问题。可能是由于gc_thresh值过小导致ARP缓存垃圾回收过于频繁,引发资源竞争和CPU负载增加。

1.问题描述

我们将软件的底层RHEL版本从6.7升级到7.5后,在千万用户级别的业务量上发送UDP packet的行为,但偶尔出现几次发送失败的问题:gen_udp:send/4函数返回{error,einval},einval(POSIX error codes)即是“invalid argument”,这个error code其实还是蛮奇怪的。

2.分析

发送失败是很低概率的事件,并且在相同的IP、Port上其余时间都是可以发送正常的,这种偶发性的事件会与网络环境有关系吗,还是因为系统版本升级时配置上的改变所致?

最开始我们去查看网络环境是否有问题,例如机柜之间的连接不稳定或参数配置等问题,可是发现发送方和接收方在同一台服务器内部(simulator和driver的部署),所以可能在这里出问题的可能性很低。

我们向OTP support team寻求帮助,通过对四个参数的debug结果(判断其有效性),对方认为并不是OTP的问题,所有的擦拭农户都是正确的。考虑到RHEL版本升级,他们怀疑是kernel层sendto函数返回的这个错误,建议我们RHEL support寻求帮助。

RHEL support希望我们能够提供最直接的证据来证明确实是kernel层抛出来这个错误。他们帮助我们使用strace命令成功捕获到系统调用(得益于shell脚本的强大助力。最开始并不顺利,因为当我们没有指定特定的几个系统调用时,即捕获所有的,这会对系统产生很大的负载压力,后来我们指定几个相关的,例如socket,getsockopt,setsockopt,socketcall,sendto,poll,sendmsg),sendmsg的确返回了einval的错误。他们建议我们增大gc_thresh的参数,而这种方案(x4,原始值是1024,2048,4096)一开始我们误以为会引入新的问题,所以没有作为fix方案。

3.补充

在处理这个问题的同时,也有另外一个升级到RHEL7.5后CPU average load过高的问题,RHEL最开始怀疑是由相同的原因导致,后来分开支持,但是到最后又发现他们其实有相同的原因的。CPU av

<think>嗯,用户这次询问的是Linux内核中refcount_warn_saturate函数的详细信息和使用场景。从提问方式看,用户应该是有内核开发或漏洞分析背景的研究者,可能在调试引用计数问题时遇到了这个函数触发的警告或崩溃。考虑到用户引用了两个技术文档片段(一个是关于漏洞利用中触发refcount_warn_saturate的细节,另一个是关于内核panic时的调试方法),说明ta正在处理实际的内核安全问题。 用户真正需要的可能不仅是函数说明,而是如何应对这个函数触发的警告。第一个引用提到"令refcount等于0就会触发finalize中的警告",这恰好对应了refcount_warn_saturate最典型的应用场景——当引用计数发生下溢时。第二个引用提到的Call Trace调试方法也很关键,因为该函数调用栈能揭示计数错误的根源。 需要重点解释的是:这个函数属于内核的引用计数保护机制(CONFIG_REFCOUNT_FULL),其设计目的是捕获引用计数操作中的整数溢出/下溢漏洞。常见触发场景括:1) 对已释放对象重复释放;2) 计数减操作超过实际引用值。典型表现为内核警告"refcount_t: underflow"或"refcount_t: saturated"。 解决方案层面要分情况:如果是合法对象,需要检查引用计数管理逻辑(比如kref_put遗漏);如果是漏洞利用场景(如用户引用的exp示例),则说明攻击者故意制造了计数下溢来触发崩溃路径。特别要注意用户提到的kmalloc分配池问题——kmalloc-32/kmalloc-128代表内核对象所处的slab缓存分类,这关系到漏洞利用时对象占位的稳定性。 最后必须强调调试方法:当该函数触发时,通过dmesg查看完整警告信息,配合Call Trace定位出错代码位置。用户引用中提到的"解析内核日志代码"非常实用,因为手动处理oops信息效率低下,建议推荐自动化工具如scripts/decode_stacktrace.sh。 </think>以下是关于 Linux 内核中 `refcount_warn_saturate()` 的详细解析及常见问题解决方案: ### 一、`refcount_warn_saturate` 的核心作用 1. **安全防护机制** 该函数是内核引用计数(refcount)保护体系的关键部分,当检测到以下异常时触发警告: - 引用计数下溢(`< 0`) - 引用计数饱和(接近 `REFCOUNT_SATURATED`,默认值 `UINT_MAX - 1`) ```c // 内核源码示例 (include/linux/refcount.h) void refcount_warn_saturate(refcount_t *r, enum refcount_saturation_type t) { pr_warn("refcount_t: %s overflow at %pS\n", t == REFCOUNT_ADD_OVF ? "add" : "addition", __builtin_return_address(0)); } ``` 2. **漏洞利用的关联** 常被用于检测 use-after-free 漏洞: ```bash [ 3245.671741] refcount_t: underflow; use-after-free. [ 3245.672245] Call Trace: [ 3245.672491] <TASK> [ 3245.672703] refcount_warn_saturate+0x63/0x70 [ 3245.673155] obj_free+0x47/0x80 [target_module] ``` ### 二、触发场景修复方案 #### 场景1:引用计数下溢(最常见) - **典型表现** 内核日志出现 `refcount_t: underflow` 警告,通常伴随 `Call Trace` - **根本原因** ```c // 错误示例:对已归零的引用计数执行减操作 refcount_dec(&obj->refcnt); // 当 refcnt=0 时触发警告 ``` - **修复方案**: 1. 检查所有 `refcount_dec()` 调用点 2. 使用 **配对管理模式**: ```c if (refcount_dec_and_test(&obj->refcnt)) kfree(obj); // 仅在归零时释放资源 ``` #### 场景2:引用计数饱和 - **触发条件** 当引用计数接近 `REFCOUNT_SATURATED`(默认 `0xFFFFFFFF - 1`)时 - **危险后果** 可能导致内存无法释放(拒绝服务) - **解决方案**: ```c // 增加前检查是否接近饱和 if (refcount_read(&obj->refcnt) < REFCOUNT_MAX) refcount_inc(&obj->refcnt); else pr_warn("Refcount saturation detected at %p\n", obj); ``` ### 三、调试技巧(基于用户引用[2]) 1. **Call Trace 分析** - 触发警告后第一时间捕获 `dmesg` 输出 - 定位函数调用链: ```bash # 解析地址偏移 $ addr2line -e vmlinux <调用地址> ``` 2. **内存分配池关联(kmalloc-XX)** - `kmalloc-32/128` 表示对象从 **32字节/128字节内存池** 分配 - 影响漏洞利用: ```c obj = kmalloc(96, GFP_KERNEL); // 实际分配在 kmalloc-128 池 ``` - 调试命令: ```bash $ sudo cat /proc/slabinfo | grep kmalloc-128 ``` ### 四、漏洞利用中的特殊用法 1. **故意触发崩溃** 如引用[1]所述,攻击者可通过强制归零引用计数触发警告路径: ```c refcount_set(&vuln_obj->refcnt, 0); // 强制触发 underflow ``` 2. **绕过方案** 需结合内核日志解析(避免手动 `dmesg`): ```python # 自动化日志监控示例 dmesg -w | grep "refcount_t: underflow" -A 15 ``` ### 五、最佳实践建议 1. **引用计数操作模板**: ```c // 初始化 refcount_set(&obj->refcnt, 1); // 安全增加 if (!refcount_inc_not_zero(&obj->refcnt)) return -EINVAL; // 安全减少 if (refcount_dec_and_test(&obj->refcnt)) release_resource(obj); ``` 2. **配置选项** 启用加固模式: ```makefile CONFIG_REFCOUNT_FULL=y # 完整引用计数检查 ``` > **关键参考**: > - 引用计数实现源码:`linux/include/linux/refcount.h` [^1] > - 内存分配池机制:`Documentation/vm/slub.rst` > - Call Trace 解析工具:`scripts/decode_stacktrace.sh` [^2] --- ### 相关问题 1. 如何通过 `refcount_warn_saturate` 的 Call Trace 定位具体代码缺陷? 2. 在内核模块开发中如何避免引用计数管理错误? 3. 引用计数饱和攻击(DoS)有哪些防御方案? 4. `kmalloc-XX` 内存池的分配策略如何影响内核漏洞利用? [^1]: Linux 内核源码 refcount.h [^2]: Linux 内核文档 Documentation/dev-tools/debugging-via-printk.rst
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