内核由于共享内存地址空间,如果没有合适的工具,很多踩内存的问题即使复现,也无法快速定位;
在新的内核版本中引入了一个新工具hardware breakpoint,其能够监视对指定的地址的特定类型(读/写)的数据访问,有利于该类问题的定位;
以下是一个使用该工具的例子(来自内核代码linux-3.10/samples/hw_breakpoint/data_breakpoint.c)
struct perf_event * __percpu *sample_hbp;
static char ksym_name[KSYM_NAME_LEN] = "pid_max";
module_param_string(ksym, ksym_name, KSYM_NAME_LEN, S_IRUGO);
MODULE_PARM_DESC(ksym, "Kernel symbol to monitor; this module will report any"
" write operations on the kernel symbol");
static void sample_hbp_handler(struct perf_event *bp,
struct perf_sample_data *data,
struct pt_regs *regs)
{
printk(KERN_INFO "%s value is changed\n", ksym_name);
dump_stack();
printk(KERN_INFO "Dump stack from sample_hbp_handler\n");
}
static int __init hw_break_module_init(void)
{
int ret;
struct perf_event_attr attr;
hw_breakpoint_init(&attr);
attr.bp_addr = kallsyms_lookup_name(ksym_name);
attr.bp_len = HW_BREAKPOINT_LEN_4;
attr.bp_type = HW_BREAKPOINT_W | HW_BREAKPOINT_R;
sample_hbp = register_wide_hw_breakpoint(&attr, sample_hbp_handler, NULL);
if (IS_ERR((void __force *)sample_hbp)) {
ret = PTR_ERR((void __force *)sample_hbp);
goto fail;
}
printk(KERN_INFO "HW Breakpoint for %s write installed\n", ksym_name);
return 0;
fail:
printk(KERN_INFO "Breakpoint registration failed\n");
return ret;
}
static void __exit hw_break_module_exit(void)
{
unregister_wide_hw_breakpoint(sample_hbp);
printk(KERN_INFO "HW Breakpoint for %s write uninstalled\n", ksym_name);
}
module_init(hw_break_module_init);
module_exit(hw_break_module_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("K.Prasad");
MODULE_DESCRIPTION("ksym breakpoint");
注意:
-
1、各个不同的CPU有同时支持的hardwarebreakpoint数量限制,对X86,为4个.
所以对于随机的内存踩踏(频繁的申请、使用、释放)是很难处理的,比较适合固定的地址踩踏 -
2、指定的回调函数的调用时机:对X86,如果监视的是数据地址,则是在访问该数据的指令执行完成后,通过exception触发回调,如果监视的是指令地址,则是在该指令被执行前通过exception触发回调
-
- 该方式只能监视通过CPU访问地址的情况,对DMA就无能为力了
补充:
如何跟踪指令地址
- 1、该工具用于跟踪指令地址(函数等)的访问,这个时候attr.bp_type需要设置为HW_BREAKPOINT_X
关于PER_CPU变量的跟踪
1、获取per_cpu变量的地址
如果跟踪的是内核的per_cpu变量,那么用kallsyms_lookup_name获取到的地址不是per_cpu变量的实际地址,仅仅是该per_cpu变量相对于各个cpu自己的per_cpu数据存放区起始地址的偏移,需要通过per_cpu_ptr获取到真实的地址,比如:
addr = kallsyms_lookup_name("gcwq_nr_running");
addr = (unsigned long)per_cpu_ptr((atomic_t *)addr,cpu);
attr.bp_addr = addr
2、关于可用的hw breakpoint数量
由于CPU硬件支持的hw breakpoint数量非常有限,当前CPU和核心数量较多,很多时候不可能为每个CPU核心对于的per cpu变量都注册hw breakpoint,但是很多per_cpu变量的改写,甚至是读取,都限定在本CPU,而不是所有的CPU,如果是出于内核执行跟踪的目的,就没有必要把要在其它CPU上访问的per_cpu变量地址都注册在当前CPU的hw breakpoint了,这时就可以修改hw breakpoint接口register_wide_hw_breakpoint,把其中的for_each_online_cpu循环修改为仅仅处理当前CPU即可
标签:ksym,hw,per,CPU,hardware,breakpoint,cpu,内核模块 From: https://www.cnblogs.com/linhaostudy/p/18385479