栈区数据被飞踩问题定位手段

1、栈溢出或者栈数据被踩时，继续运行就会出现segmentation fault。可以尝试着接管SIGSEGV信号，在信号处理函数中保存一些出现异常时候的信息。

2、基于栈溢出场景，栈空间被破坏，也就没法使用栈区，当然就没法执行SIGSEGV信号的处理函数。因此需要开辟额外的空间用于栈空间使用，系统提供了sigaltstack接口。

2.1、开辟第二栈区的代码

void create_alt_stack(void)
{stack_t sigstack;memset(&sigstack, 0x00, sizeof(stack_t));sigstack.ss_sp = malloc(SIGSTKSZ);if( !sigstack.ss_sp){printf("Err: malloc error\n");exit(EXIT_FAILURE);}sigstack.ss_size = SIGSTKSZ;sigstack.ss_flags = 0;if(sigaltstack(&sigstack, NULL) == -1){printf("Err: sigaltstack error\n");exit(EXIT_FAILURE);}printf("Now the alternate signal stack is successfully allocated\n");printf("The address of signal stack is : %10p - %10p\n",sigstack.ss_sp,(char*)sbrk(0)-1);return;
}

2.2、接管SIGSEGV信号

void sig_action(void)
{struct sigaction act;memset(&act, 0x00, sizeof(struct sigaction));act.sa_flags = SA_SIGINFO | SA_NODEFER | SA_ONSTACK;sigemptyset(&act.sa_mask);act.sa_sigaction = handler;          //须挂在sa_sigaction  不应该挂在sa_handlersigaction(SIGSEGV, &act, NULL);
//  sigaction(SIGABRT, &act, NULL);return;
}

信号处理函数handler不应该挂接到sa_handler，应该挂接到sa_sigaction，这样处理函数可以通过参数获取额外的信息，同时sa_flags需要增加SA_SIGINFO标志。

struct sigaction {union {__sighandler_t _sa_handler;void (*_sa_sigaction)(int, struct siginfo *, void *);} _u;sigset_t sa_mask;unsigned long sa_flags;void (*sa_restorer)(void);
};

2.3、当出现异常时，会运行到处理函数handler

static void handler(int sig, siginfo_t *info, void *cntxt)
{int i = 0;int *paddr = NULL;paddr = (int *)((((ucontext_t *)(cntxt))->uc_mcontext).gregs[REG_RSP]);printf("Waoh, caught signal %s, Stack addr = %p\n",strsignal(sig), paddr);for (i = -20; i < 20; i++) {printf("0x%x\n", *(paddr + i));}sleep(2);_exit(EXIT_FAILURE);
}

其中ucontext_t结构体定义如下：

typedef struct ucontext
{unsigned long int uc_flags;struct ucontext *uc_link;       // 当前上下文执行完了，恢复运行的上下文 stack_t uc_stack;          // 该上下文中使用的栈mcontext_t uc_mcontext;     // 保存当前上下文，即各个寄存器的状态__sigset_t uc_sigmask;           // 保存当前线程的信号屏蔽掩码struct _libc_fpstate __fpregs_mem;
} ucontext_t;typedef struct
{gregset_t gregs;       //用于装载寄存器/* Note that fpregs is a pointer.  */fpregset_t fpregs;        //所有寄存器的类型__extension__ unsigned long long __reserved1 [8];
} mcontext_t;

2.4、打印出现异常时，异常栈区地址附近的数据，分析数据。根据被踩空间大小，适当调整打印范围。

其中红框的数据就是被踩的数据，黄框的数据保存着函数的地址。通过cat /proc/$pid/maps查看代码段的基地址，进而使用addr2line命令查看函数在代码中的位置。

从而可以缩小范围，在main->stack_funcAx这层调用路径下。同时通过红框中被踩的数据grep反推这些数据在代码中是否存在。

当然被踩的数据区域大小场景不一致，需要具体问题具体分析。

3、正常情况下会打开栈保护功能，-fstack-protector-all。注释demo程序sleep(8)前面初始化这几行，Makefile中增加-fstack-protector-all编译选项。

3.1、gdb挂载程序

3.2、直接运行程序，程序出现错误，查看当前的堆栈信息

查看__stack_chk_fail函数的上一层函数test_stack_overflow，应该是这一层的函数出现了问题。

3.3、退出gdb，重新进入gdb，给test_stack_overflow打断点，运行。查看附近的汇编指令

其中绿框中显示的汇编指令就是为了栈保护功能在栈区添加的canary魔鬼数字，在函数即将退出时，会比较canary魔鬼数字是否发生改变。假如被改写，会跳转到__stack_chk_fail函数运行。

3.4、使用n命令运行至绿框汇编指令后面，打印%rbp寄存器的值，获取存放canary魔鬼数字的地址。

3.5、查看地址的数据，同时watch命令对这一地址的数据监控起来，当地址数据被改写时，gdb会停留在改写的位置点。对被改后的值1820209125数值转换成十六进制0x6F792065，对应着e yo字符串，被改后的值也是定位问题的参考证据。

3.6、查看此处的汇编指令和堆栈信息

从中可以看出是test_stack_overflow函数中strcpy代码处出现的问题。

4、增加-fstack-protector-all编译参数后，在函数的栈区会添加canary值，函数即将退出时通过判断canary的值是否被修改确定栈区数据有没有被破坏。

然而，栈区数据存在被破坏，但是偏偏没有在存放canary值的位置，此时也是无法通过上述方法定位。

可以周期性地打印栈区数据，比较栈区数据的差异，综合定位栈区数据被修改问题。

测试demo程序

GitHub - dyh-git/stack_overflow: 模拟栈空间被修改问题代码

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