Майкл Джонсон - Разработка приложений в среде Linux. Второе издание

$ ./broken

Electric Fence 2.2.0 Copyright (C) 1987 - 1999 Bruce Perens.

1: 12345

Segmentation fault (core dumped)

Ошибка сегментации (дамп ядра сброшен)

Хотя Electric Fence непосредственно не указывает на место, где произошла ошибка, проблема становится намного очевидней. Можно легко и точно определить проблемный участок, запустив программу под управлением отладчика, например gdb. Для того чтоб gdbсмог точно указать на проблему, соберите программу с отладочной информацией, указав для gccфлажок -g, затем запустите gdbи зададите имя исполняемого файла, который нужно отладить. Когда программы уничтожается, gdbточно показывает, в какой строке произошел сбой.

Вот как выглядит описанная процедура.

$ gcc -ggdb -Wall -о broken broken.с -lefence

$ gdb broken

...

(gdb) run

Starting program: /usr/src/lad/code/broken

Electric Fence 2.2.0 Copyright (C) 1987 - 1999 Bruce Perens.

1: 12345

Program received signal SIGSEGV, Segmentation fault.

Программа получила сигнал SIGSEGV, ошибка сегментации.

0х007948с6 in strcpy() from /lib/tls/libc.so.6

(gdb) where

#0 0x007948c6 in strcpy() from /lib/tls/libc.so.6

#1 0x08048566 in broken() at broken.c:21

#2 0x08048638 in main() at broken.c:47

(gdb)

Благодаря Electric Fence и gdb, становится понятно, что в строке 21 файла broken.симеется ошибка, связанная со вторым вызовом strcpy().

Хотя инструмент Electric Fence очень помог в обнаружении второй проблемы в коде, а именно — вызова strcpy(), переполнившего буфер, первое переполнение буфера найдено не было.

Проблему в этом случае нужно решать с помощью выравнивания памяти. Большинство современных компьютеров требуют, чтобы многобайтные объекты начинались с определенных смещений в оперативной памяти. Например, процессоры Alpha требуют, чтобы 8-байтовый тип — длинное целое ( long) — начинался с адреса, кратного 8. Это значит, что длинное целое может располагаться по адресу 0x1000 или 0x1008, но не 0x1005 [11] Большинство традиционных систем Unix передают ошибку шины ( SIGBUS ) процессу, который пытается использовать невыровненные данные. Ядро Linux обрабатывает доступ к невыровненным данным так, чтобы процесс мог нормально продолжать работу, хотя за это приходится платить существенным снижением производительности. .

На основе этих соглашений реализации malloc()обычно возвращают память, первый байт которой выровнен в соответствии с размером слова процессора (4 байта для 32-разрядных и 8 байтов на 64-разрядных процессоров). По умолчанию Electric Fence пытается эмулировать такое поведение, предлагая функцию malloc(), возвращающую только адреса, кратные sizeof(int).

В большинстве программ подобное выравнивание не критично, то есть распределение памяти происходит инкрементным образом на основе размера машинного слова либо в виде простых символьных строк, для которых требования по выравниванию не предусмотрены (поскольку каждый элемент занимает всего 1 байт).

В случае с нашей тестовой программой первый вызов malloc()распределил пять байт.

Для того чтобы Electric Fence удовлетворял своим ограничениям по выравниванию, он трактует этот вызов как запрос восьми байт, с дополнительными тремя доступными байтами. В этом случае небольшие переполнения буфера, распространяющиеся на эту область, не перехватываются.

В связи с тем, что выравнивание malloc()обычно можно игнорировать, а выравнивание может способствовать незаметному переполнению буфера, Electric Fence предоставляет возможность управление выравниванием через переменную окружения ЕF_ALIGNMENT. Если эта переменная установлена, все результаты malloc()выравниваются в соответствии с ее значением. Например, если переменная установлена в значение 5, все результаты malloc()будут рассматриваться как кратные 5 (тем не менее, это значение не особенно полезно). Для отключения выравнивания памяти перед запуском программы установите ЕF_ALIGNMENTв 1. В среде Linux некорректно выровненный доступ в любом случае исправляются в ядре, несмотря на то, что в результате скорость выполнения программы может существенно снизиться. Программа будет функционировать корректно, если только в ней не присутствуют небольшие переполнения буфера.

Ниже приведен пример поведения тестовой программы, скомпонованной с Electric Fence, после установки ЕF_ALIGNMENTв 1.

$ export EF_ALIGNMENT=1

$ gdb broken

...

(gdb) run