Linux用户态用信号定位异常退出访问非法内存问题

repost from：http://www.cjjjs.com/paper/xmkf/2017817141130842.html

 很多用户认为进程异常终止情况无从分析，但实际上进程异常终止情况都是有迹可寻的. 所有的进程异常终止行为，都是通过内核发信号给特定进程或进程组实现的. 可分成几个类型进行描述:

    - SIGKILL. SIGKILL最特殊，因为该信号不可被捕获，同时SIGKILL不会导致被终止的进程产生core文件, 但如果真正的是由内核中发出的SIGKILL,则内核一定会在dmesg中记录下信息. 另外在内核中使用SIGKILL的地方屈指可数，如oom_kill_process()中, 所以通过dmesg记录并且分析内核中使用SIGKILL的代码，并不难分析原因

    - SIGQUIT, SIGILL, SIGABRT, SIGBUS, SIGFPE, SIGSEGV. 这几个信号在保留情况下会终止进程并会产生core文件, 用户根据core中的stack trace信息，能直接定位出导致终止信号的代码位置. 另外, SIGQUIT，SIGABRT一般是由用户代码自己使用的，好的代码一般会记录日志. SIGILL, SIGBUS, SIGFPE, SIGSEGV, 都是由内核中产生的，搜索内核源码，不难列出内核中使用这几个信号的地方, 如SIGILL 是非法指令，可能是浮点运算产生的代码被corrupted或文本区域的物理内存corruption;
SIGBUS多由MCE故障定位导致; SIGSEGV多由应用代码的指针变量被corrupted导致. 对于应用的heap或stack的内存被corrupted, 可用valgrind工具对应用进行profile, 通常能直接发现导致corruption的代码

    - SIGINT, SIGPIPE, SIGALRM, SIGTERM. 这几个信号在保留情况下终止进程但不会产生core文件. 对这几个信号，建议用户一定要定义一个handler,以记录产生问题的上下文. 比较容易忽略的是SIGPIPE, 很多用户程序在使用select()或poll()时只监听read/write描述符，不监听exception描述符，在对方TCP已经关闭的情况下，仍然向socket中写入，导致SIGPIPE.
    - 对于恶意的代吗产生的进程终止行为，如合作的一些进程中，A向B发SIGKILL, 而没做日志记录，或者B直接判断某条件而调用exit(), 也没有做日志记录.在应用代码量很大的情况下，通过分析代码故障定位这种情形也许很难. SystemTap提供了解决这个问题的一个比较好的方法，就是写用户层的probes, 追踪进程对signal(), exit() 等系统调用的使用.

Signal	Description
SIGABRT	由调用abort函数产生，进程非正常退出
SIGALRM	用alarm函数设置的timer超时或setitimer函数设置的interval timer超时
SIGBUS	某种特定的硬件异常，通常由内存访问引起
SIGCANCEL	由Solaris Thread Library内部使用，通常不会使用
SIGCHLD	进程Terminate或Stop的时候，SIGCHLD会发送给它的父进程。缺省情况下该Signal会被忽略
SIGCONT	当被stop的进程恢复运行的时候，自动发送
SIGEMT	和实现相关的硬件异常
SIGFPE	数学相关的异常，如被0除，浮点溢出，等等
SIGFREEZE	Solaris专用，Hiberate或者Suspended时候发送
SIGHUP	发送给具有Terminal的Controlling Process，当terminal被disconnect时候发送
SIGILL	非法指令异常
SIGINFO	BSD signal。由Status Key产生，通常是CTRL+T。发送给所有Foreground Group的进程
SIGINT	由Interrupt Key产生，通常是CTRL+C或者DELETE。发送给所有ForeGround Group的进程
SIGIO	异步IO事件
SIGIOT	实现相关的硬件异常，一般对应SIGABRT
SIGKILL	无法处理和忽略。中止某个进程
SIGLWP	由Solaris Thread Libray内部使用
SIGPIPE	在reader中止之后写Pipe的时候发送
SIGPOLL	当某个事件发送给Pollable Device的时候发送
SIGPROF	Setitimer指定的Profiling Interval Timer所产生
SIGPWR	和系统相关。和UPS相关。
SIGQUIT	输入Quit Key的时候（CTRL+\）发送给所有Foreground Group的进程
SIGSEGV	非法内存访问
SIGSTKFLT	Linux专用，数学协处理器的栈异常
SIGSTOP	中止进程。无法处理和忽略。
SIGSYS	非法系统调用
SIGTERM	请求中止进程，kill命令缺省发送
SIGTHAW	Solaris专用，从Suspend恢复时候发送
SIGTRAP	实现相关的硬件异常。一般是调试异常
SIGTSTP	Suspend Key，一般是Ctrl+Z。发送给所有Foreground Group的进程
SIGTTIN	当Background Group的进程尝试读取Terminal的时候发送
SIGTTOU	当Background Group的进程尝试写Terminal的时候发送
SIGURG	当out-of-band data接收的时候可能发送
SIGUSR1	用户自定义signal 1
SIGUSR2	用户自定义signal 2
SIGVTALRM	setitimer函数设置的Virtual Interval Timer超时的时候
SIGWAITING	Solaris Thread Library内部实现专用
SIGWINCH	当Terminal的窗口大小改变的时候，发送给Foreground Group的所有进程
SIGXCPU	当CPU时间限制超时的时候
SIGXFSZ	进程超过文件大小限制
SIGXRES	Solaris专用，进程超过资源限制的时候发送

signal对应的值：

POSIX.1中列出的信号：

SIGHUP
1 A 终端挂起或者控制进程终止 
SIGINT 2 A 键盘中断（如break键被按下） 
SIGQUIT 3 C 键盘的退出键被按下 
SIGILL 4 C 非法指令 
SIGABRT 6 C 由abort(3)发出的退出指令 
SIGFPE 8 C 浮点异常 
SIGKILL 9 AEF Kill信号 
SIGSEGV 11 C 无效的内存引用 
SIGPIPE 13 A 管道破裂: 写一个没有读端口的管道 
SIGALRM 14 A 由alarm(2)发出的信号 
SIGTERM 15 A 终止信号 
SIGUSR1 30,10,16 A 用户自定义信号1 
SIGUSR2 31,12,17 A 用户自定义信号2 
SIGCHLD 20,17,18 B 子进程结束信号 
SIGCONT 19,18,25 进程继续（曾被停止的进程） 
SIGSTOP 17,19,23 DEF 终止进程 
SIGTSTP 18,20,24 D 控制终端（tty）上按下停止键 
SIGTTIN 21,21,26 D 后台进程企图从控制终端读 
SIGTTOU 22,22,27 D 后台进程企图从控制终端写 

没在POSIX.1中列出，而在SUSv2列出

SIGBUS
10,7,10 C 总线错误(错误的内存访问) 
SIGPOLL A Sys V定义的Pollable事件，与SIGIO同义 
SIGPROF 27,27,29 A Profiling定时器到 
SIGSYS 12,-,12 C 无效的系统调用 (SVID) 
SIGTRAP 5 C 跟踪/断点捕获 
SIGURG 16,23,21 B Socket出现紧急条件(4.2 BSD) 
SIGVTALRM 26,26,28 A 实际时间报警时钟信号(4.2 BSD) 
SIGXCPU 24,24,30 C 超出设定的CPU时间限制(4.2 BSD) 
SIGXFSZ 25,25,31 C 超出设定的文件大小限制(4.2 BSD) 

（对于SIGSYS，SIGXCPU，SIGXFSZ，以及某些机器体系结构下的SIGBUS，Linux缺省的动作是A
(terminate)，SUSv2 是C (terminate and dump core)）。 

下面是其它的一些信号 

信号 值 处理动作 发出信号的原因 
---------------------------------------------------------------------- 
SIGIOT 6 C IO捕获指令，与SIGABRT同义 
SIGEMT 7,-,7 
SIGSTKFLT -,16,- A 协处理器堆栈错误 
SIGIO 23,29,22 A 某I/O操作现在可以进行了(4.2 BSD) 
SIGCLD -,-,18 A 与SIGCHLD同义 
SIGPWR 29,30,19 A 电源故障(System V) 
SIGINFO 29,-,- A 与SIGPWR同义 
SIGLOST -,-,- A 文件锁丢失 
SIGWINCH 28,28,20 B 窗口大小改变(4.3 BSD, Sun) 
SIGUNUSED -,31,- A 未使用的信号(will be SIGSYS) 

（在这里，- 表示信号没有实现；有三个值给出的含义为，第一个值通常在Alpha和Sparc上有效，中间的值对应i386和ppc以及sh，最后一个值对应mips。信号29在Alpha上为SIGINFO / SIGPWR ，在Sparc上为SIGLOST。） 

处理动作一项中的字母含义如下 
A 缺省的动作是终止进程 
B 缺省的动作是忽略此信号 
C 缺省的动作是终止进程并进行内核映像转储（dump core） 
D 缺省的动作是停止进程 
E 信号不能被捕获 
F 信号不能被忽略