Question

我想写一个信号处理程序来捕获SIGSEGV。我保护一块内存用于读取或写入

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内存页大小字节的内存，防止任何读取或写入。

其次，我尝试阅读内存：

p = buffer;
a = *p

这将生成一个SIGSEGV，我的处理程序将被调用。到现在为止还挺好。我的问题是，一旦调用处理程序，我想通过执行

来更改内存的访问写入

mprotect(buffer,pagesize,PROT_READ);

并继续正常运行我的代码。我不想退出该功能。在将来写入相同内存时，我想再次捕获信号并修改写入权限，然后记录该事件。

以下是the code：

#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，并且在捕获信号后我无法返回主函数。

Answer 1

当你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），代码将在信号发生时继续，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。

为了使其工作，你必须在信号处理程序中调用mprotect。不幸的是，正如Steven Schansker所说，mprotect不是异步安全的，所以你不能安全地从信号处理程序中调用它。所以，就POSIX而言，你已经搞砸了。

幸运的是，在大多数实现中（据我所知，所有现代UNIX和Linux版本都是），mprotect是一个系统调用，safe to call from within a signal handler也是如此，因此您可以完成所需的大部分工作。问题是，如果你想在阅读后更改保护，你必须在阅读后在主程序中这样做。

另一种可能性是对信号处理程序的第三个参数执行某些操作，该参数指向OS和特定于结构的结构，该结构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地址和信号发生的其他寄存器内容的机器特定信息。如果你修改它，你可以改变信号处理程序返回的位置，这样你就可以将$ PC更改为故障指令之后，这样在处理程序返回后它就不会重新执行。这样做是非常棘手的（也是非便携式的）。

修改

ucontext结构在<ucontext.h>中定义。在ucontext字段uc_mcontext中包含机器上下文，在中，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。你可以阅读它来弄清楚它是什么指令那是故障，并做了不同的事情。

就信号处理程序中调用mprotect的可移植性而言，遵循SVID规范或BSD4规范的任何系统都应该是安全的 - 它们允许调用任何系统调用（本手册第2部分中的任何内容）在信号处理程序中。

Answer 2

你陷入了所有人第一次尝试处理信号时所做的陷阱。陷阱？认为你可以用信号处理程序实际做任何有用的。从信号处理程序，您只能调用异步和可重入安全的库调用。

请参阅this CERT advisory关于为什么以及安全的POSIX函数列表。

请注意，您已经在调用的printf（）不在该列表中。

也不是mprotect。你不能从信号处理程序中调用它。可能工作，但我保证你会遇到问题。对信号处理程序要非常小心，它们很难做到正确！

修改

由于我现在已经是一个便携式douchebag，我会指出你also shouldn't write to shared (i.e. global) variables没有采取适当的预防措施。

Answer 3

您可以从linux上的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the POSIX standard doesn't guarantee recovery，因此您的代码将非常不便携。

看看libsigsegv。

Answer 4

您不应该从信号处理程序返回，因为行为未定义。相反，用longjmp跳出它。

只有在异步信号安全功能中生成信号时才可以。否则，如果程序曾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：

使用异步信号安全回溯库来记录回溯，然后死掉。
在诸如JVM或CLR之类的VM中：检查是否在JIT编译的代码中发生了SIGSEGV。如果没有，死;如果是这样，那么抛出一个特定于语言的异常（不一个C ++异常），这是有效的，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。
clone（）和exec（）一个调试器（不使用fork（） - 调用pthread_atfork（）注册的回调）。

最后，请注意，触发SIGSEGV的任何操作都可能是UB，因为这是访问无效内存。但是，如果信号是SIGFPE，则不会出现这种情况。

Answer 5

使用ucontext_t或结构ucontext存在编译问题（存在于/usr/include/sys/ucontext.h）

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

如何编写信号处理程序来捕获SIGSEGV？

5 个答案: