内核异常报错类型汇总

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已于 2022-06-11 14:42:12 修改

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分类专栏： linux 文章标签： linux

于 2022-02-08 17:03:12 首次发布

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/qq_35399548/article/details/122817988

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内核异常级别：

1、 bug

Bug是指那些不符合内核的正常设计，但内核能够检测出来并且对系统运行不会产生影响的问题，比如在原子上下文中休眠。

2、 Oops

程序在内核态时，进入一种异常情况，比如引用非法指针导致的数据异常，数组越界导致的取指异常，此时异常处理机制能够捕获此异常，并将系统关键信息打印到串口上，正常情况下Oops消息会被记录到系统日志中去。

3、 Panic

当Oops发生在中断上下文中或者在进程0和1中，系统将彻底挂起，因为中断服务程序异常后，将无法恢复，这种情况即称为内核panic。
参考链接:https://www.cnblogs.com/dyllove98/archive/2013/07/16/3194225.html

错误类型：

1、段错误segment fault，产生core dump

一、内存访问越界

a) 由于使用错误的下标，导致数组访问越界；

b) 搜索字符串时，依靠字符串结束符来判断字符串是否结束，但是字符串没有正常的使用结束符；

c) 使用strcpy, strcat, sprintf, strcmp, strcasecmp等字符串操作函数，将目标字符串读/写爆。应该使用strncpy, strlcpy, strncat, strlcat, snprintf, strncmp, strncasecmp等函数防止读写越界；

二、多线程程序使用了线程不安全的函数。

三、多线程读写的数据未加锁保护。对于会被多个线程同时访问的全局数据，应该注意加锁保护，否则很容易造成core dump

四、非法指针

a) 使用空指针；

b) 随意使用指针转换。一个指向一段内存的指针，除非确定这段内存原先就分配为某种结构或类型，或者这种结构或类型的数组，否则不要将它转换为这种结构或类型的指针，而应该将这段内存拷贝到一个这种结构或类型中，再访问这个结构或类型。这是因为如果这段内存的开始地址不是按照这种结构或类型对齐的，那么访问它时就很容易因为bus error而core dump；

5 堆栈溢出.不要使用大的局部变量（因为局部变量都分配在栈上），这样容易造成堆栈溢出，破坏系统的栈和堆结构，导致出现莫名其妙的错误；

参考链接：https://blog.youkuaiyun.com/weiyuefei/article/details/79383608

2、 kernel panic

1、Linux在中断处理程序中，它不处于任何一个进程上下文，如果使用可能睡眠的函数，则系统调度会被破坏，导致kernel panic。因此，在中断处理程序中，是不能使用有可能导致睡眠的函数(例如信号量等)。

在中断发起的软中断中，其上下文环境有可能是中断上下文,同理，也不能调用可能导致睡眠的函数。软中断执行时，全局中断是打开的，而中断程序执行时，全局中断是禁止的。

软中断除了系统调度进入点，当软中断数量频繁时，内核中有一个专门的软中断的后台程序daemon来处理其事务。

2、内核堆栈溢出，或者指针异常访问时，会出现kernel panic。

堆栈溢出：程序循环或者多层嵌套的深度过多时，可能会导致栈溢出。参考Linux的内存模型

3、除0异常、内存访问越界、缓冲区溢出等错误时，当这些事件发生在应用程序时，Linux内核的异常处理机制可以对这些由应用程序引起的情况予以处理。当应用程序出现不可恢复性错误时，Linux内核可以仅仅终止产生错误的应用程序，而不影响其他程序。

如果上述操作发生在内核空间，就会引起kernel panic。

4、内核陷入死锁状态，自旋锁有嵌套使用的情况。

5、在内核线程中，存在死循环的操作。

参考链接：https://www.cnblogs.com/cherishui/p/3881428.html

3、Unhandled kernel unaligned access问题

举例：

<4>[ 181.905000] USB enable : [0x1]USB enable : [0x3]<0>4:Unhandled kernel unaligned access[#1]:

Entering kdb (current=0xa8000007d8a93020, pid 491) on processor 4 Oops: Unhandled kernel unaligned access due to oops @ 0xffffffffc00ed1bc

<4>[39673.858000] epc : ffffffffc00ed1bc <0>28:Bad page state in process ‘kdrv
dp28’
<0>[39673.859000] page:a80000011a70ad00 flags:0x4000000000000000 mapping:
(null) mapcount:0 count:-2
<0>[39673.859000] 28:Trying to fix it up, but a reboot is needed

flag表示页的状态
_count表示引用次数，为负值时表示空闲，可以调用page_count查询_count值，返回0表示空闲。
_count == 0：表示该页面位空闲或即将要被释放。
_count > 0：表示该页面已经被分配切内核正在使用，暂不会被释放。

_mapcount == -1：表示没有pte映射到页面中。
_mapcount == 0：表示只有父进程映射了页面。

mapping：
当page->mapping == NULL，该page属于交换高速缓存页（swap cache），当需要使用地址空间时会指定交换分区的地址空间swapper_space。
当page->mapping != NULL，并且bit[0] == 0，该page属于页缓存或文件映射，mapping指向inode address_space。
当page->mapping != NULL，并且bit[0] ！= 0，该page属于匿名映射，且设置了PAGE_MAPPING_ANON位（bit[0] ）被，page->mapping指向struct anon_vma对象。
当page->mapping != NULL，并且bit[1] ！= 0，bit[0] ！= 0，该page映射在VM_MERGEABLE区域的匿名页面上，如果启用了CONFIG_KSM，那么PAGE_MAPPING_KSM（bit[1]）位与PAGE_MAPPING_ANON位一起被设置;然后page->mapping，不是指向anon_vma，而是指向KSM与合并页相关联的private数据结构。
epc :exception program counter , 异常程序计数器,
ra : return address 返回地址

参考链接：
https://www.cnblogs.com/arnoldlu/p/8335481.html

https://blog.youkuaiyun.com/qq_39990094/article/details/96841505?utm_medium=distribute.pc_relevant.none-task-blog-BlogCommendFromMachineLearnPai2-2.nonecase&depth_1-utm_source=distribute.pc_relevant.none-task-blog-BlogCommendFromMachineLearnPai2-2.nonecase

4、 Unable to handle kernel paging request at virtual address

是内存访问异常的错误，原因通常有三种：

1、 virtual address 为 0x00000000 时，说明使用了空指针；
2、 virtual address 没有越出内核地址空间范围，说明指针指向的内存受到某种限制；
3、除此以外就是指针越出内核地址空间范围。
当 virtual addresss 地址指向的是用户空间时，强制读或者写用户空间地址中的内容会引起报错。

原文链接：https://blog.youkuaiyun.com/m0_38066161/java/article/details/81813269

5、BUG: sleeping function called from invalid context at …

这个错误就是在might_sleep函数中打印的，内核只是用它来做一件事，就是提醒你，调用该函数的函数可能会sleep。
CONFIG_DEBUG_ATOMIC_SLEEP选项主要用来排查是否在一个ATOMIC操作的上下文中有函数发生sleep行为，关于什么是 ATOMIC操作，内核源码在might_sleep函数前也有一段注释：

this macro will print a stack trace if it is executed in an atomic context (spinlock, irq-handler, …)

所以很明显，一个进程获得了spinlock之后它就进入了这里所谓的atomic context，或者是在一个irq-handler，也就是一个中断上下文中。

这两种上下文中理论上不应该让当前的execution path进入sleep状态(虽然不是强制规定，换句话说，一个拥有spinlock的进程进入sleep并不必然意味着系统就一定会deadlock 等，但是对内核编程而言，还是应该尽力避开这个雷区)

参考链接：https://blog.youkuaiyun.com/hp0773/article/details/12658501

6、BUG: scheduling while atomic:

函数在原子上文中，如关闭中断中调用了schedule，需要排查该函数相关定义。

7、BUG: spinlock bad magic on CPU：

函数使用spinlock没有初始化，查找该函数定义，缺少spinlock init之类。

8、[ 464.446045] watchdog: BUG: soft lockup - CPU#30 stuck for 22s! [kill:2031]

https://www.cnblogs.com/xingmuxin/p/11317794.html

*MIPS异常处理介绍
https://blog.youkuaiyun.com/whuzm08/article/details/79536361

MIPS 通用寄存器 + 指令
在这里插入图片描述

https://blog.youkuaiyun.com/gujing001/article/details/8476685
https://blog.youkuaiyun.com/qq_41191281/article/details/85933985
https://blog.youkuaiyun.com/jackixzj/article/details/54923904

ARM通用寄存器
A64通用寄存器:
X0~X7 : 参数/结果寄存器;
X8 : 直接结果位置寄存器;
X9~X15 : 临时寄存器;
X16 : 第1个内部过程调用寄存器或临时寄存器IP0;
X17 : 第2个内部过程调用寄存器或临时寄存器IP1;
X18 : 平台寄存器/临时寄存器;
X19~X28: 程序计数器/调用备份寄存器;
X29 : 用作帧指针寄存器FP;
X30 : 用作过程链接寄存器PLR(Produce Link Register)
SP : 栈指针寄存器;

1：寄存器如下

(1)、X0-X31

X0-X7 用于参数传递
X9-X15 在子函数中使用这些寄存器时，直接使用即可, 无需save/restore. 在汇编代码中x9-x15出现的频率极低
在子函数中使用这些寄存器时，直接使用即可, 无需save/restore. 在汇编代码中x9-x15出现的频率极低
X19-X29 在callee子函数中使用这些寄存器时，需要先save这些寄存器，在退出子函数时再resotre
在callee子函数中使用这些寄存器时，需要先save这些寄存器，在退出子函数时再resotre
X8, X16-X18, X29, X30 这些都是特殊用途的寄存器
– X8：用于返回结果
– X16、X17 ：进程内临时寄存器
– X18 ：resrved for ABI
– X29 ：FP（frame pointer register）
– X30 ：LR

2：进入KDB 后rd 查看各个寄存器（不要输入简写r）

来自 https://www.cnblogs.com/konf/p/9213487.html

主要寄存器：
（1）通用寄存器R0-R30
这些寄存器可以作为31个64位寄存器X0-X30或31个32位寄存器W0-W30进行访问
（2）堆栈指针寄存器SP
（3）保存的程序状态寄存器SPSR
保存的程序状态寄存器SPSR（Saved Program Status Registers）用于在发生异常时保存处理器状态
（4）异常链接寄存器（ELR）
异常链接寄存器ELR(Exception Link Registers)包含异常返回地址。当处理器发生异常时，返回地址将保存在异常级别对应的ELR中。
（5）ESR(Exception Syndrome Register)
异常综合表征寄存器ESR_ELn包含的异常信息用以异常处理程序确定异常原因。
• pc, program counter，程序计数器。程序当前运行的指令会放入到pc寄存器中
• fp, 即frame pointer,帧指针。通常指向一个函数的栈帧底部，表示一个函数栈的开始位置。
• sp, stack pointer，栈顶指针。指向当前栈空间的顶部位置，当进行push和pop时会一起移动。
• lr, link register。在进行函数调用时，会将函数返回后要执行的下一条指令放入lr中，对应x86架构下的返回地址。

http://superedu.hqyj.com/xuexi/bowen/328.html

9、bad: scheduling from the idle thread!

通常是在中断处理函数中调用了可以休眠的函数,
如semaphore,mutex,sleep之类的可休眠的函数，而linux内核要求在中断处理的时候，不允许系统高度，不允许抢占，要等到中断处理完成才能做其他事情。因此，要充分考虑中断处理的时间，一定不能太久。
https://blog.youkuaiyun.com/hunhunzi/article/details/6230951?utm_medium=distribute.pc_relevant_t0.none-task-blog-2~default~CTRLIST~default-1.no_search_link&depth_1-utm_source=distribute.pc_relevant_t0.none-task-blog-2~default~CTRLIST~default-1.no_search_link

10、 Kernel panic - not syncing: Attempted to kill init! exitcode=0x0000000b

可能跟编译器、内核版本有关
https://blog.youkuaiyun.com/chuanzhilong/article/details/52901973

https://bbs.elecfans.com/jishu_1731390_1_1.html
https://winddoing.github.io/post/7653.html

11、 Data bus error

在这里插入图片描述

12、 kernel BUG at mm/vmalloc.c:2050!

<4>[ 61.332181] ------------[ cut here ]------------
<2>[ 61.332187] kernel BUG at mm/vmalloc.c:2050! BUG_ON(in_interrupt());
<0>[ 61.332194] Internal error: Oops - BUG: 0 [#1] SMP
[2]kdb> bt
__get_vm_area_node+0x17c/0x190
get_vm_area_caller+0x50/0x60
__ioremap_caller+0x78/0xd0
__ioremap+0x3c/0x50

BUG_ON放在这里意思是在不允许在中断里调用__get_vm_area_node()函数。
问题解决：
如果是在中断里调用ioremap()函数则可以考虑在初始化时就map好。比如上面的例子，就应该在初始化时就map好，在中断里直接用就行了。
如果是vmalloc()，可以考虑用kmalloc()替换。
https://blog.youkuaiyun.com/yqj2011/article/details/53374454

13、module PLT section missing
[ 79.983608] addon: loading out-of-tree module taints kernel.
[ 80.051559] addon: module PLT section missing
insmod: can’t insert ‘/lib/modules/addon.ko’: in[ 80.140092] system: module PLT section missing
valid module format
insmod: can[ 80.227923] random: patch: uninitialized urandom read (32 bytes read, 16 bits of entropy available)
't insert ‘/lib/modules/system.ko’: invalid module format
[1970-01-01 00:01:20] insmod /lib/modules/system.ko failed!error
[1970-01-01 00:01:20] open socket server failed!error
[1970-01-01 00:01:20] pipe init error!error
[1970-01-01 00:01:20] add epoll failed!error
[1970-01-01 00:01:20] monitor init error!error
[1970-01-01 00:01:20] SCM init failed!
[ 84.984204] random: eshell: uninitialized urandom read (32 bytes read, 16 bits of entropy available)
[ 85.100905] addon: module PLT section missing

查看module.lds文件是否缺少：
.plt : { BYTE(0)}
.init.plt : {BYTE(0)}

SECTIONS {
	 .text : {
	       *(.text)
	       *(.text.*)
	 }
	 .plt : { BYTE(0)}
	 .init.plt : {BYTE(0)}	      
	 .data : {
	       *(.data)
	       *(.data.*)
	 }
	 .bss : {
	      *(.bss)
	      *(.bss.*)
	 }	 
	 .rodata : {
	 	 *(.rodata)
		 *(.rodata.*)
	}
	.comware.init : {
		__comware_initcall_start = .;
		*(.comware_initcall)
		*(.comware_initcall.*)
		__comware_initcall_end = .;
	}
	.mdcevent.init : {
		__comware_mdcevent_start = .;
		*(.comware_mdcevent)
		*(.comware_mdcevent.*)
		__comware_mdcevent_end = .;
	}	
}

14、

<2>[ 1017.142976] Bad mode in Synchronous Abort handler detected, code 0x86000006 -- IABT (current EL)                              
<0>[ 1017.142979] Internal error: Oops - bad mode: 0 [#1] SMP                                                                       
<4>[ 1017.142982] Modules linked in: system(O) addon(O)                                                                             
<4>[ 1017.142985] CPU: 0 PID: 1285 Comm: kdrvdppkt0 Tainted: G           O    4.4.131-bex01a #1                                     
<4>[ 1017.142986] Hardware name: FT2000plus (DT)                                                                                    
<4>[ 1017.142987] task: ffff80812412e240 ti: ffff808103e40000 task.ti: ffff808103e40000                                             
<4>[ 1017.142989] PC is at 0x0                                                                                                      
<4>[ 1017.142993] LR is at tasklet_action+0x6c/0xf8                                                                                 
<4>[ 1017.142995] pc : [<0000000000000000>] lr : [<ffff8000000b7c3c>] pstate: 20000145                                              
<4>[ 1017.142995] sp : ffff808103e4f630                                                                                             
<4>[ 1017.142997] x29: ffff808103e4f630 x28: ffff7ffff1aede78                                                                       
<4>[ 1017.142999] x27: fffffffffffffff8 x26: ffff800000832000                                                                       
<4>[ 1017.143000] x25: 0000000000000100 x24: ffff808103e40000                                                                       
<4>[ 1017.143002] x23: 0000000000000040 x22: ffff8000008119d8                                                                       
<4>[ 1017.143003] x21: 0000000000000000 x20: ffff7ffff2602040                                                                       
<4>[ 1017.143005] x19: ffff7ffff2602038 x18: ffff80008092259f                                                                       
<4>[ 1017.143006] x17: 00000000004c3de0 x16: ffff8000000b7780                                                                       
<4>[ 1017.143008] x15: ffff8000009225ad x14: 0ffffffffffffffe                                                                       
<4>[ 1017.143009] x13: 0000000000000030 x12: 0000000000000005                                                                       
<4>[ 1017.143011] x11: 0000000000000d5b x10: 0000000000000790                                                                       
<4>[ 1017.143012] x9 : ffff8000000b7190 x8 : 0000000000000000                                                                       
<4>[ 1017.143014] x7 : ffff8080c0000008 x6 : 000000009a12be7c                                                                       
<4>[ 1017.143015] x5 : 0000000000000000 x4 : 0000000000000001                                                                       
<4>[ 1017.143016] x3 : 0000000000000000 x2 : 0000000000000002                                                                       
<4>[ 1017.143018] x1 : 0000000000000000 x0 : 0000000000000000                                                                       
<4>[ 1017.143018]                                                                                                                   
[0]kdb>   bt                                                                                                                        
Stack traceback for pid 1285                                                                                                        
0xffff80812412e240     1285        2  1    0   R  0xffff80812412e9d0 *kdrvdppkt0                                                    
Call trace:                                                                                                                         
[<          (null)>]           (null)                                                                                               
[<ffff8000000b7c3c>] tasklet_action+0x6c/0xf8                                                                                       
[<ffff8000000b7190>] __do_softirq+0x150/0x320                                                                                       
[<ffff8000000b766c>] irq_exit+0x9c/0xc8                                                                                             
[<ffff8000000fdde4>] __handle_domain_irq+0x6c/0xc0                                                                                  
[<ffff800000081dd8>] gic_handle_irq+0xe0/0x180                                                                                      
Exception stack(0xffff808103e4f970 to 0xffff808103e4fa90)                                                                           
f960:                                   ffff7ffff25fd128 00000001000af51d                                                           
f980: ffff808103e4fce0 ffff7ffff0071060 0000000020000145 ffff7ffff25fd138                                                           
f9a0: 0000000000000000 0000000000000000 0000000000000000 0000000000000000                                                           
f9c0: 0000000000000000 0000000000000000 0000000000000000 0000000000000000                                                           
f9e0: 0000000000000000 0000000000000000 0000000000000000 0000000000000000                                                           
fa00: 0000000000000000 0000000000000000 0000000000000000 0000000000000000                                                           
fa20: 0000000000000000 0000000000000000 0000000000000000 0000000000000000                                                           
fa40: 0000000000000000 0000000000000000 0000000000000000 0000000000000000                                                           
fa60: 0000000000000000 0000000000000000 0000000000000000 0000000000000000                                                           
fa80: 0000000000000000 0000000000000000                                                                                             
[<ffff800000084ce8>] el1_irq+0x68/0xc0                                                                                              
[<ffff7ffff00459ac>] M9kecn_I210_Rev_Task+0xd4/0x180 [system]                                                                       
[<ffff8000000d1f58>] kthread+0x100/0x118                                                                                            
[<ffff800000085140>] ret_from_fork+0x10/0x50

a)从 CPU: 0 PID: 1285 Comm: kdrvdppkt0可以看出出问题的是CPU0，线程名是kdrvdppkt0
b)从
<4>[ 1017.142989] PC is at 0x0 <4>[ 1017.142993] LR is at tasklet_action+0x6c/0xf8
可以看出，
根据kernel pacnic的信息，程序计数器PC的值竟然是0x0，而链接寄存器LR的值是tasklet_action+0x6c/0xf8，而这则说明了错误正是出在了tasklet_action+0x6c/0xf8函数中，好像是在tasklet_action+0x6c/0xf8函数中调用了一个函数，而那个函数的地址竟然是奇怪的0。因为如果没有跳转语句的话，PC值断然是不会莫名其妙的变为0的。
经确认，这里是报中断但没有写对应的中断响应函数导致程序跑飞。
https://blog.youkuaiyun.com/weixin_34321753/article/details/85722005
http://blog.chinaunix.net/uid-12567959-id-161023.html
https://www.icxbk.com/ask/detail?tid=24971

15、linux随机数
[ 223.644981] random: mdcagentd: uninitialized urandom read (32 bytes read, 122 bits of entropy available)
[ 227.620270] random: nonblocking pool is initialized

在这里插入图片描述