kernel trace function call-stack

# 挂载 debugfs(如果未挂载)
mount -t debugfs none /sys/kernel/debug

# 进入 ftrace 目录
cd /sys/kernel/debug/tracing

# 设置要追踪的函数(例如 `__alloc_pages`)
echo "__alloc_pages" > set_graph_function

# 启用 function_graph 追踪
echo "function_graph" > current_tracer

# 开始追踪
echo 1 > tracing_on

# 运行你的测试用例(触发函数调用)
# ...

# 停止追踪
echo 0 > tracing_on

# 查看调用栈
cat trace

Bug_on( )

panic( )

dump_stack( )

<think>我们正在分析一个内核崩溃的调用栈(call trace)。用户提供的调用栈如下: ``` dump_stack+0x6d/0x88 rest_int+0x10/0xb4 rest_int+0xb4/0xb4 kernel_execve+0x161/0x190 kernel_init+0x101/0x10c ret_from_fork+0x1f/0x30 ``` ### 步骤1:理解调用栈格式 - 每一行代表一个函数调用,格式为:`函数名+偏移量/函数总大小` - 调用栈是从下往上读(即从最底层的函数开始,到最顶层的函数结束)。但是,在分析时,我们通常从最顶层的函数(即第一个列出的函数)开始,因为它是最后被调用的,也就是导致崩溃的地方。 - 在这个例子中,最顶层的函数是`dump_stack`,它是内核在发生严重错误时用来打印调用栈的函数。因此,实际导致问题的函数在它下面。 ### 步骤2:识别关键函数 - 调用栈顶部(第一行)是`dump_stack`,这通常是内核在遇到无法处理的错误(如panic)时调用的函数,用于输出调用栈信息。所以,问题发生在`dump_stack`之前的函数。 - 接下来是`rest_int`函数,它出现了两次,但偏移量不同。第一次是`rest_int+0x10/0xb4`,第二次是`rest_int+0xb4/0xb4`。注意,第二次调用的偏移量等于函数总大小(0xb4),这通常意味着函数已经执行完毕(返回地址在函数末尾之外),或者发生了栈破坏。 ### 步骤3:分析可疑点 1. **`rest_int+0xb4/0xb4`**:这个条目非常可疑,因为偏移量等于函数大小(0xb4)。正常情况下,函数内的偏移量应该小于函数大小。这种情况可能表示: - 栈被破坏(例如,缓冲区溢出覆盖了返回地址)。 - 函数指针跳转错误,导致返回地址指向了函数结束后的地址。 - 递归调用导致栈溢出。 2. **`rest_int`函数被递归调用?**:调用栈中连续两次出现`rest_int`,而且第二次的返回地址在函数末尾,这可能是递归调用且没有正确的退出条件,导致栈溢出。 3. **`kernel_execve`和`kernel_init`**:这些函数是内核启动过程中执行初始化的函数。`kernel_init`是内核init线程的入口,它会尝试执行用户空间的init程序(通过`kernel_execve`)。所以,问题可能发生在内核初始化过程中。 ### 步骤4:结合内核启动过程分析 - `ret_from_fork`:表示从fork系统调用返回,这是内核创建新进程(或线程)后的返回路径。 - `kernel_init`:内核初始化线程(init进程)的函数,进程号通常为1。 - `kernel_execve`:用于执行用户空间程序的函数。 因此,这个调用栈的上下文是内核初始化进程(init)在执行过程中发生了错误。 ### 步骤5:推测问题原因 由于`rest_int`函数出现了异常(偏移量等于函数大小),并且调用栈显示在`rest_int`函数中发生了递归调用(或者栈被破坏),可能的原因包括: 1. **栈溢出**:`rest_int`函数可能无限递归,或者使用了过大的局部变量。 2. **内存损坏**:例如,缓冲区溢出覆盖了栈上的返回地址,导致返回时跳转到了错误的位置。 3. **硬件中断处理问题**:函数名`rest_int`可能暗示与中断处理相关(rest_int可能是某个中断处理函数?)。如果中断处理不当(如未正确处理中断屏蔽),可能导致重入,从而引发递归调用。 ### 步骤6:调试建议 1. **检查`rest_int`函数源码**:通过调用栈中的地址,使用`addr2line`工具定位到具体代码行。 - 对于`rest_int+0xb4/0xb4`,计算地址:`rest_int`函数的地址 + 0xb4。注意,这个地址可能已经超出了函数范围,所以需要检查函数返回后的下一条指令。 - 使用命令:`addr2line -e vmlinux <地址>` 2. **检查栈大小**:内核线程的栈大小通常是有限的(例如8KB)。如果`rest_int`函数递归调用太深,或者局部变量太大,会导致栈溢出。 3. **使用调试工具**: - 在内核配置中启用`CONFIG_KASAN`(内核地址消毒剂)来检测内存越界访问。 - 启用`CONFIG_DEBUG_STACK_USAGE`来跟踪栈使用情况。 4. **查看崩溃时的寄存器状态**:通常,内核Oops消息会包含寄存器状态。这些寄存器值可能提供更多线索(例如,哪个指针为空,或者哪个地址非法)。 ### 示例:使用addr2line 假设通过System.map文件找到`rest_int`的地址为`0xffffffff81000000`,则: - `rest_int+0xb4`的地址为`0xffffffff810000b4` - 使用命令:`addr2line -e vmlinux 0xffffffff810000b4` 如果这个地址指向`rest_int`函数外的代码,则说明返回地址被修改为无效地址。 ### 相关问题 §§相关问题§§ 1. 如何在内核中配置和使用KASAN来检测内存越界访问? 2. 如何分析内核栈溢出问题? 3. 如何通过addr2line工具将内核调用栈中的地址转换为源码位置? 4. 在内核启动过程中,init进程执行失败的可能原因有哪些?</think>根据提供的调用栈信息,我将系统化分析内核崩溃原因。调用栈结构如下: ``` dump_stack+0x6d/0x88 rest_int+0x10/0xb4 rest_int+0xb4/0xb4 kernel_execve+0x161/0x190 kernel_init+0x101/0x10c ret_from_fork+0x1f/0x30 ``` ### 关键分析步骤 1. **调用栈结构解析** - 格式:`函数名+指令偏移/函数总大小`(如 `dump_stack+0x6d/0x88`) - **栈顶(最可疑位置)**:`dump_stack+0x6d` `dump_stack()` 是内核主动触发的调试函数,说明崩溃发生在它之前的 `rest_int` 函数 - **核心异常点**:`rest_int+0xb4/0xb4` 偏移量 `0xb4` 等于函数总大小 `0xb4`,表明执行流已超出函数边界(典型栈溢出或返回地址损坏) 2. **问题定位** - **崩溃触发点**:`rest_int()` 函数(连续两次出现,可能涉及递归或中断重入) - **上下文关联**: - `kernel_execve` 和 `kernel_init` 表明崩溃发生在内核初始化阶段(init 进程启动时) - `ret_from_fork` 确认进程由 fork 创建[^3] 3. **崩溃原因推测** 结合栈结构,最可能的原因: - **栈溢出** `rest_int` 递归调用(`+0x10` 和 `+0xb4`)耗尽内核栈(通常仅 8KB) $$ \text{stack\_usage} \geq \text{THREAD\_SIZE} $$ - **内存损坏** 函数返回地址被覆盖(`+0xb4/0xb4` 异常值) - **中断处理异常** 函数名 `rest_int` 暗示可能涉及中断上下文(如未屏蔽中断导致重入) 4. **调试验证方法** - **地址转换**:使用 `addr2line` 定位源码 ```bash # 需对应版本的 vmlinux addr2line -e vmlinux -f -C <rest_int+0xb4 的绝对地址> ``` - **栈检测**:启用内核配置 ```kconfig CONFIG_DEBUG_STACK_USAGE=y # 跟踪栈使用 CONFIG_VMAP_STACK=y # 检测栈溢出[^1] ``` - **内存检测**:启用 KASAN ```kconfig CONFIG_KASAN=y CONFIG_KASAN_INLINE=y ``` ### 解决方案建议 1. **检查 `rest_int()` 源码** - 验证递归退出条件 - 检查局部变量大小(避免大数组) - 确认是否在中断上下文调用阻塞函数 2. **复现时收集更多信息** - 启用完整 Oops 输出:`echo 1 > /proc/sys/kernel/panic_on_oops` - 捕获寄存器状态(关键寄存器如 RSP、RBP) 3. **使用动态追踪** 通过 ftrace 监控函数调用深度(参考引用[1]): ```bash echo 'rest_int' > set_ftrace_filter echo function > current_tracer echo stacktrace > trace_options ``` ### 调用栈可视化分析 ```plaintext 调用层级 函数名 异常指示 ------------------------------------------------- 用户空间 ------------------------------------------------- | kernel space | ret_from_fork+0x1f <- 进程入口 | | kernel_init+0x101 <- init进程 | | kernel_execve+0x161 <- 执行用户程序 | | rest_int+0xb4/0xb4 ───┐ <- 异常点(偏移=函数大小) | | rest_int+0x10 │ | | dump_stack+0x6d ──────┘ <- 崩溃报告函数 ------------------------------------------------- ```
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