可変長レコードで満たされたバイトバッファがあり、その長さはレコードの最初のバイトによって決まります。単一のレコードを読み取るC関数の縮小版
void mach_parse_compressed(unsigned char* ptr, unsigned long int* val)
{
if (ptr[0] < 0xC0U) {
*val = ptr[0] + ptr[1];
return;
}
*val = ((unsigned long int)(ptr[0]) << 24)
| ((unsigned long int)(ptr[1]) << 16)
| ((unsigned long int)(ptr[2]) << 8)
| ptr[3];
}
最初に ptr に 4 バイトをロードし、最初のバイトを 0xC0 と比較し、次に 2 バイトまたは 4 バイトを処理するアセンブリ (x86_64 では GCC 5.4 -O2 -fPIC) を生成します。未定義のバイトは適切に破棄されますが、コンパイラはなぜ最初に 4 バイトをロードしても安全だと考えるのでしょうか。ptr にはたとえばアラインメント要件がないため、マップされていないメモリ ページの隣にあるメモリ ページの最後の 2 バイトを指している可能性があり、その結果クラッシュが発生します。
再現するには、-fPIC と -O2 以上の両方が必要です。
何か見落としているのでしょうか? コンパイラはこれを正しく実行しているのでしょうか? また、これを回避するにはどうすればよいですか?
上記のように、Valgrind/AddressSanitizer エラーが表示されたり、mmap/mprotect でクラッシュしたりすることがあります。
//#define HEAP
#define MMAP
#ifdef MMAP
#include <unistd.h>
#include <sys/mman.h>
#include <stdio.h>
#elif HEAP
#include <stdlib.h>
#endif
void
mach_parse_compressed(unsigned char* ptr, unsigned long int* val)
{
if (ptr[0] < 0xC0U) {
*val = ptr[0] + ptr[1];
return;
}
*val = ((unsigned long int)(ptr[0]) << 24)
| ((unsigned long int)(ptr[1]) << 16)
| ((unsigned long int)(ptr[2]) << 8)
| ptr[3];
}
int main(void)
{
unsigned long int val;
#ifdef MMAP
int error;
long page_size = sysconf(_SC_PAGESIZE);
unsigned char *buf = mmap(NULL, page_size * 2, PROT_READ | PROT_WRITE,
MAP_PRIVATE | MAP_ANONYMOUS, -1, 0);
unsigned char *ptr = buf + page_size - 2;
if (buf == MAP_FAILED)
{
perror("mmap");
return 1;
}
error = mprotect(buf + page_size, page_size, PROT_NONE);
if (error != 0)
{
perror("mprotect");
return 2;
}
*ptr = 0xBF;
*(ptr + 1) = 0x10;
mach_parse_compressed(ptr, &val);
#elif HEAP
unsigned char *buf = malloc(16384);
unsigned char *ptr = buf + 16382;
buf[16382] = 0xBF;
buf[16383] = 0x10;
#else
unsigned char buf[2];
unsigned char *ptr = buf;
buf[0] = 0xBF;
buf[1] = 0x10;
#endif
mach_parse_compressed(ptr, &val);
}
MMAP バージョン:
Segmentation fault (core dumped)
Valgrind の場合:
==3540== Process terminating with default action of signal 11 (SIGSEGV)
==3540== Bad permissions for mapped region at address 0x4029000
==3540== at 0x400740: mach_parse_compressed (in /home/laurynas/gcc-too-wide-load/gcc-too-wide-load)
==3540== by 0x40060A: main (in /home/laurynas/gcc-too-wide-load/gcc-too-wide-load)
ASan の場合:
ASAN:SIGSEGV
=================================================================
==3548==ERROR: AddressSanitizer: SEGV on unknown address 0x7f8f4dc25000 (pc 0x000000400d8a bp 0x0fff884e56c6 sp 0x7ffc4272b620 T0)
#0 0x400d89 in mach_parse_compressed (/home/laurynas/gcc-too-wide-load/gcc-too-wide-load+0x400d89)
#1 0x400b92 in main (/home/laurynas/gcc-too-wide-load/gcc-too-wide-load+0x400b92)
#2 0x7f8f4c72082f in __libc_start_main (/lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6+0x2082f)
#3 0x400c58 in _start (/home/laurynas/gcc-too-wide-load/gcc-too-wide-load+0x400c58)
AddressSanitizer can not provide additional info.
SUMMARY: AddressSanitizer: SEGV ??:0 mach_parse_compressed
Valgrind を使用した HEAP バージョン:
==30498== Invalid read of size 4
==30498== at 0x400603: mach_parse_compressed (mach0data_reduced.c:9)
==30498== by 0x4004DE: main (mach0data_reduced.c:34)
==30498== Address 0x520703e is 16,382 bytes inside a block of size 16,384 alloc'd
==30498== at 0x4C2DB8F: malloc (vg_replace_malloc.c:299)
==30498== by 0x4004C0: main (mach0data_reduced.c:24)
ASan を使用したスタック バージョン:
==30528==ERROR: AddressSanitizer: stack-buffer-overflow on address
0x7ffd50000440 at pc 0x000000400b63 bp 0x7ffd500003c0 sp
0x7ffd500003b0
READ of size 4 at 0x7ffd50000440 thread T0
#0 0x400b62 in mach_parse_compressed
CMakeFiles/innobase.dir/mach/mach0data_reduced.c:15
#1 0x40087e in main CMakeFiles/innobase.dir/mach/mach0data_reduced.c:34
#2 0x7f3be2ce282f in __libc_start_main
(/lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6+0x2082f)
#3 0x400948 in _start
(/home/laurynas/obj-percona-5.5-release/storage/innobase/CMakeFiles/innobase.dir/mach/mach0data_test+0x400948)
ありがとう
編集：実際にクラッシュするMMAPバージョンを追加し、コンパイラオプションを明確にしました
編集2:報告したhttps://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=77673asm volatile("": : :"memory");回避策として、ステートメントの後にコンパイラ メモリ バリアを挿入すると、if問題が解決します。皆さん、ありがとうございます!
ベストアンサー1
おめでとうございます! 本物のコンパイラのバグが見つかりました!
使用できますhttp://gcc.godbolt.orgさまざまなコンパイラとオプションからのアセンブリ出力を調べます。
x86 64ビットLinux用のgccバージョン6.2では、gcc -fPIC -O2関数は次のようにコンパイルされます。正しくないコード：
mach_parse_compressed(unsigned char*, unsigned long*):
movzbl (%rdi), %edx
movl (%rdi), %eax ; potentially incorrect load of 4 bytes
bswap %eax
cmpb $-65, %dl
jbe .L5
movl %eax, %eax
movq %rax, (%rsi)
ret
.L5:
movzbl 1(%rdi), %eax
addl %eax, %edx
movslq %edx, %rdx
movq %rdx, (%rsi)
ret
問題を正しく診断し、mmap例は適切な回帰テストを提供します。gccこの関数を最適化しようとしすぎて、結果のコードは明らかに間違っています。ほとんどの X86 オペレーティング環境では、整列されていないアドレスから 4 バイトを読み取ることは問題ありませんが、配列の末尾を超えて読み取ることは問題です。
コンパイラは、配列の末尾以降の読み取りが 32 ビットまたは 64 ビットの境界を越えなければ問題ないと想定できますが、この想定はあなたの例では正しくありません。 で割り当てられたブロックをmalloc十分に大きくすると、クラッシュが発生する可能性があります。は非常に大きなブロック (デフォルトでは IRCC で 128 KB 以上) にmalloc使用されます。mmap
このバグコンパイラのバージョン 5.1 で導入されました。
clang一方、この問題はありませんが、一般的なケースではコードの効率が低いようです。
# @mach_parse_compressed(unsigned char*, unsigned long*)
mach_parse_compressed(unsigned char*, unsigned long*):
movzbl (%rdi), %ecx
cmpq $191, %rcx
movzbl 1(%rdi), %eax
ja .LBB0_2
addq %rcx, %rax
movq %rax, (%rsi)
retq
.LBB0_2:
shlq $24, %rcx
shlq $16, %rax
orq %rcx, %rax
movzbl 2(%rdi), %ecx
shlq $8, %rcx
orq %rax, %rcx
movzbl 3(%rdi), %eax
orq %rcx, %rax
movq %rax, (%rsi)
retq