借助/proc/pid/mem优化Android native crash的信息捕获

背景

在实现Android native crash捕获功能的时候，需要读取crash进程的内存数据，比如在计算elf的 load bias、Build-Id时，需要读取一块内存区域的数据，比如在获取以某个寄存器值为地址的附近内存数据时，也需要读取一块内存数据。之前我实现的时候是使用ptrace系统调用来读取crash进程数据的，当时查看了下，似乎ptrace不支持一次读取一块内存数据，所以当时我是多次PTRACE_PEEKDATA来实现的，也就是多次调用下面的方法来获取crash进程的一块内存数据的：

c++ 复制代码

std::optional<long> readData(pid_t pid, void* addr) {
    errno = 0;
    long data = ptrace(PTRACE_PEEKDATA, pid, addr, nullptr);
    if (errno != 0) {
        return {};
    }
    return data;
}

上周在写相关文章：Android native crash sdk实现之crash捕获&tombstone信息的生成的时候，又想起来这个事情，感觉应该是有方法能够一次获取一个 memory block的。

/proc/pid/mem

通过搜索发现 Linux 上有个文件：/proc/pid/mem，我们可以借助open，lseek，read 来访问目标进程的内存数据：

通过 open 打开 /proc/pid/mem，便可借助打开的这个fd访问目标进程的虚拟内存
通过 lseek 可以定位到指定的虚拟地址处
通过 read 可以读取一个内存块

当然打开/proc/pid/mem肯定是需要权限的，否则就可以获取任意进程的内存数据了。不过我们的dumper进程是crash进程的子进程，可以PTRACE_ATTACH到crash进程，也有权限open/proc/pid/mem。

一次读取一个memory block

可以按如下方式打开crash进程的 mem fd：

c++ 复制代码

int openMemFd(pid_t targetPid) {
    char path[32];
    snprintf(path, sizeof(path), "/proc/%d/mem", targetPid);
    return open(path, O_RDONLY);
}

可以按如下方式一次读取一个 memory block：

c++ 复制代码

ssize_t readMemoryBlock(int memfd, uint64_t addr, void* buf, size_t len) {
    if (!buf) {
        return -1;
    }

    if (lseek(memfd, addr, SEEK_SET) == -1) {
        LOGE("lseek failed: %s", strerror(errno));
        return -1;
    }

    return read(memfd, buf, len);
}

以计算elf build-id 为例

上面提供了一个readMemoryBlock方法可以一次读取一个memory block，我们以计算elf build-id 为例看下使用：

读取 elf header：

c++ 复制代码

ElfW(Ehdr) ehdr;
if (readMemoryBlock(memfd, mapAddr, &ehdr, sizeof(ehdr)) != sizeof(ehdr)) {
    LOGE("failed read elf header through memfd");
    return;
}

读取 program header table：

c++ 复制代码

auto phdrAddr = mapAddr + ehdr.e_phoff;
auto phdrSize = ehdr.e_phnum * ehdr.e_phentsize;
auto phdrData = malloc(phdrSize);
if (!phdrData) {
    return;
}
if (readMemoryBlock(memfd, phdrAddr, phdrData, phdrSize) != phdrSize) {
    LOGE("failed read phdr through memfd");
    free(phdrData);
    return;
}

读取 PT_NOTE 并计算 build-id：

c++ 复制代码

for (int i = 0; i < ehdr.e_phnum; ++i) {
    auto phdr = *(ElfW(Phdr)*)((uint64_t)phdrData + i * ehdr.e_phentsize);
    switch (phdr.p_type) {
        case PT_NOTE: {
            auto notePtr = (const char*)(loadBias_ + phdr.p_vaddr);
            auto noteData = malloc(phdr.p_memsz);
            if (readMemoryBlock(memfd, (uint64_t)notePtr, noteData, phdr.p_memsz) != phdr.p_memsz) {
                LOGE("failed read note through memfd");
            } else {
                auto noteStart = (const char*)noteData;
                auto noteEnd = noteStart + phdr.p_memsz;
                do {
                    auto note = *(ElfW(Nhdr)*) noteStart;
                    if (strncmp(noteStart + sizeof(ElfW(Nhdr)), "GNU", sizeof("GNU")) == 0) {
                        auto descStart = noteStart + sizeof(ElfW(Nhdr)) + note.n_namesz;
                        auto descEnd = descStart + note.n_descsz;

                        std::stringstream buf;
                        buf.fill('0');
                        buf.setf(std::ios_base::hex, std::ios_base::basefield);
                        for (; descStart < descEnd; ++descStart) {
                            buf.width(2);
                            buf << (uint32_t) *descStart;
                        }
                        buildId_ = buf.str();
                        break;
                    }

                    noteStart += sizeof(ElfW(Nhdr)) + note.n_namesz + note.n_descsz;
                } while (noteStart < noteEnd);
            }
            free(noteData);
            break;
        }
    }
}

优势

相比多次调用ptrace系统调用，性能上应该会有优化，另外多次的系统调用在错误处理方面也会比较麻烦