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我想编写一个信号处理程序来捕获 SIGSEGV。我保护一块内存以供读取或写入使用

char *buffer;
char *p;
char a;
int pagesize = 4096;

mprotect(buffer,pagesize,PROT_NONE)

这可以保护从缓冲区开始的页面大小字节的内存免受任何读取或写入。

其次,我尝试读取内存:

p = buffer;
a = *p 

这将生成一个 SIGSEGV,并且我的处理程序将被调用。到现在为止还挺好。我的问题是,一旦调用了处理程序,我想通过执行更改内存的访问写入

mprotect(buffer,pagesize,PROT_READ);

并继续我的代码的正常运行。我不想退出该功能。在将来写入同一内​​存时,我想再次捕获信号并修改写权限,然后记录该事件。

这是代码

#include <signal.h>
#include <stdio.h>
#include <malloc.h>
#include <stdlib.h>
#include <errno.h>
#include <sys/mman.h>

#define handle_error(msg) \
    do { perror(msg); exit(EXIT_FAILURE); } while (0)

char *buffer;
int flag=0;

static void handler(int sig, siginfo_t *si, void *unused)
{
    printf("Got SIGSEGV at address: 0x%lx\n",(long) si->si_addr);
    printf("Implements the handler only\n");
    flag=1;
    //exit(EXIT_FAILURE);
}

int main(int argc, char *argv[])
{
    char *p; char a;
    int pagesize;
    struct sigaction sa;

    sa.sa_flags = SA_SIGINFO;
    sigemptyset(&sa.sa_mask);
    sa.sa_sigaction = handler;
    if (sigaction(SIGSEGV, &sa, NULL) == -1)
        handle_error("sigaction");

    pagesize=4096;

    /* Allocate a buffer aligned on a page boundary;
       initial protection is PROT_READ | PROT_WRITE */

    buffer = memalign(pagesize, 4 * pagesize);
    if (buffer == NULL)
        handle_error("memalign");

    printf("Start of region:        0x%lx\n", (long) buffer);
    printf("Start of region:        0x%lx\n", (long) buffer+pagesize);
    printf("Start of region:        0x%lx\n", (long) buffer+2*pagesize);
    printf("Start of region:        0x%lx\n", (long) buffer+3*pagesize);
    //if (mprotect(buffer + pagesize * 0, pagesize,PROT_NONE) == -1)
    if (mprotect(buffer + pagesize * 0, pagesize,PROT_NONE) == -1)
        handle_error("mprotect");

    //for (p = buffer ; ; )
    if(flag==0)
    {
        p = buffer+pagesize/2;
        printf("It comes here before reading memory\n");
        a = *p; //trying to read the memory
        printf("It comes here after reading memory\n");
    }
    else
    {
        if (mprotect(buffer + pagesize * 0, pagesize,PROT_READ) == -1)
        handle_error("mprotect");
        a = *p;
        printf("Now i can read the memory\n");

    }
/*  for (p = buffer;p<=buffer+4*pagesize ;p++ ) 
    {
        //a = *(p);
        *(p) = 'a';
        printf("Writing at address %p\n",p);

    }*/

    printf("Loop completed\n");     /* Should never happen */
    exit(EXIT_SUCCESS);
}

问题是只有信号处理程序运行,捕获信号后我无法返回主函数。

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5 回答 5

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当您的信号处理程序返回时(假设它没有调用 exit 或 longjmp 或阻止它实际返回的东西),代码将在信号发生的点继续,重新执行相同的指令。由于此时内存保护尚未更改,它只会再次抛出信号,并且您将在无限循环中返回信号处理程序。

因此,要使其工作,您必须在信号处理程序中调用 mprotect。不幸的是,正如 Steven Schansker 所指出的, mprotect 不是异步安全的,因此您不能从信号处理程序中安全地调用它。所以,就 POSIX 而言,你搞砸了。

幸运的是,在大多数实现中(据我所知,所有现代 UNIX 和 Linux 变体), mprotect 是一个系统调用,因此从信号处理程序中调用是安全的,因此您可以做大部分您想做的事情。问题是,如果您想在读取后将保护更改回来,则必须在读取后在主程序中执行此操作。

另一种可能性是对信号处理程序的第三个参数做一些事情,它指向一个操作系统和架构特定的结构,其中包含有关信号发生位置的信息。在 Linux 上,这是一个ucontext结构,其中包含有关 $PC 地址的机器特定信息和信号发生的其他寄存器内容。如果您修改它,您将更改信号处理程序将返回的位置,因此您可以将 $PC 更改为就在错误指令之后,这样它就不会在处理程序返回后重新执行。这是非常棘手的(而且也是不可移植的)。

编辑

ucontext结构定义在<ucontext.h>. 在ucontext该字段uc_mcontext中包含机器上下文,在字段中,数组gregs包含通用寄存器上下文。所以在你的信号处理程序中:

ucontext *u = (ucontext *)unused;
unsigned char *pc = (unsigned char *)u->uc_mcontext.gregs[REG_RIP];

会给你发生异常的电脑。您可以阅读它以找出出错的指令,然后做一些不同的事情。

就在信号处理程序中调用 mprotect 的可移植性而言,任何遵循 SVID 规范或 BSD4 规范的系统都应该是安全的——它们允许在信号中调用任何系统调用(手册第 2 节中的任何内容)处理程序。

于 2010-04-18T19:17:35.260 回答
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当所有人第一次尝试处理信号时,你已经掉进了所有人都会做的陷阱。陷阱?认为您实际上可以使用信号处理程序做任何有用的事情。从信号处理程序中,您只能调用异步和可重入安全库调用。

有关安全的原因和 POSIX 函数列表,请参阅此 CERT 公告。

请注意,您已经调用的 printf() 不在该列表中。

mprotect也不是。您不能从信号处理程序中调用它。它可能会奏效,但我可以保证你会遇到问题。对信号处理程序要非常小心,它们很难正确处理!

编辑

由于我现在已经是一个可移植的傻瓜,我会指出,如果没有采取适当的预防措施,您也不应该写入共享(即全局)变量。

于 2010-04-18T18:59:49.480 回答
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您可以在 linux 上从 SIGSEGV 恢复。您还可以从 Windows 上的分段错误中恢复(您将看到结构化异常而不是信号)。但是POSIX 标准不保证 recovery,所以你的代码将是非常不可移植的。

看看libsigsegv

于 2010-04-18T19:20:24.257 回答
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您不应该从信号处理程序返回,因为行为未定义。而是用 longjmp 跳出来。

仅当信号是在异步信号安全功能中生成时才可以。否则,如果程序曾经调用另一个异步信号不安全函数,则行为未定义。因此,信号处理程序只应在必要之前立即建立,并尽快解除。

事实上,我知道很少使用 SIGSEGV 处理程序:

  • 使用异步信号安全的回溯库来记录回溯,然后死掉。
  • 在 JVM 或 CLR 等 VM 中:检查 SIGSEGV 是否出现在 JIT 编译的代码中。如果没有,就死;如果是这样,则抛出一个特定于语言的异常(不是C++ 异常),因为 JIT 编译器知道陷阱可能发生并生成适当的帧展开数据,所以该异常有效。
  • clone() 和 exec() 是一个调试器(不要使用fork() - 调用 pthread_atfork() 注册的回调)。

最后,请注意,任何触发 SIGSEGV 的操作都可能是 UB,因为这是访问无效内存。但是,如果信号是 SIGFPE,则情况并非如此。

于 2013-06-18T23:55:17.477 回答
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使用ucontext_tor struct ucontext(存在于 中/usr/include/sys/ucontext.h)存在编译问题

http://www.mail-archive.com/arch-general@archlinux.org/msg13853.html

于 2010-08-12T04:48:40.693 回答