कोड 9 (SEGV_MTESERR) या कोड 8 (SEGV_MTEAERR) के साथ SIGSEGV क्रैश, मेमोरी टैगिंग से जुड़ी गड़बड़ियां हैं. मेमोरी टैगिंग एक्सटेंशन (एमटीई), Armv9 की एक सुविधा है. यह Android 12 और उसके बाद के वर्शन पर काम करती है. MTE, टैग की गई मेमोरी का हार्डवेयर वर्शन है. यह मेमोरी से जुड़ी सुरक्षा से जुड़ी गड़बड़ियों का पता लगाने और उन्हें कम करने के लिए, बेहतर मेमोरी सुरक्षा उपलब्ध कराता है.
C/C++ में, malloc() या operator new() या मिलते-जुलते फ़ंक्शन को कॉल करने पर मिलने वाले पॉइंटर का इस्तेमाल, सिर्फ़ उस ऐलोकेशन की सीमाओं में मौजूद मेमोरी को ऐक्सेस करने के लिए किया जा सकता है. साथ ही, इसका इस्तेमाल सिर्फ़ तब किया जा सकता है, जब ऐलोकेशन चालू हो (इसे फ़्री या मिटा न किया गया हो). Android में MTE का इस्तेमाल, इस नियम के उल्लंघनों का पता लगाने के लिए किया जाता है. क्रैश रिपोर्ट में, इन उल्लंघनों को "बफ़र ओवरफ़्लो"/"बफ़र अंडरफ़्लो" और "फ़्री होने के बाद इस्तेमाल" की समस्याओं के तौर पर दिखाया जाता है.
एमटीई के दो मोड हैं: सिंक्रोनस (या "सिंक") और एसिंक्रोनस (या "एसिंक"). पहला तरीका धीरे चलता है, लेकिन गड़बड़ी की ज़्यादा सटीक जानकारी देता है. बाद वाला तरीका तेज़ी से काम करता है, लेकिन इससे सिर्फ़ अनुमानित जानकारी मिलती है. हम दोनों को अलग-अलग कवर करेंगे, क्योंकि गड़बड़ी की जानकारी देने वाली सुविधाएं थोड़ी अलग होती हैं.
सिंक मोड एमटीई
MTE के सिंक्रोनस ("sync") मोड में, SIGSEGV कोड 9 (SEGV_MTESERR) के साथ क्रैश हो जाता है.
pid: 13935, tid: 13935, name: sanitizer-statu >>> sanitizer-status <<< uid: 0 tagged_addr_ctrl: 000000000007fff3 signal 11 (SIGSEGV), code 9 (SEGV_MTESERR), fault addr 0x800007ae92853a0 Cause: [MTE]: Use After Free, 0 bytes into a 32-byte allocation at 0x7ae92853a0 x0 0000007cd94227cc x1 0000007cd94227cc x2 ffffffffffffffd0 x3 0000007fe81919c0 x4 0000007fe8191a10 x5 0000000000000004 x6 0000005400000051 x7 0000008700000021 x8 0800007ae92853a0 x9 0000000000000000 x10 0000007ae9285000 x11 0000000000000030 x12 000000000000000d x13 0000007cd941c858 x14 0000000000000054 x15 0000000000000000 x16 0000007cd940c0c8 x17 0000007cd93a1030 x18 0000007cdcac6000 x19 0000007fe8191c78 x20 0000005800eee5c4 x21 0000007fe8191c90 x22 0000000000000002 x23 0000000000000000 x24 0000000000000000 x25 0000000000000000 x26 0000000000000000 x27 0000000000000000 x28 0000000000000000 x29 0000007fe8191b70 lr 0000005800eee0bc sp 0000007fe8191b60 pc 0000005800eee0c0 pst 0000000060001000 backtrace: #00 pc 00000000000010c0 /system/bin/sanitizer-status (test_crash_malloc_uaf()+40) (BuildId: 953fc93301472d0b72709b2b9a9f6f30) #01 pc 00000000000014a4 /system/bin/sanitizer-status (test(void (*)())+132) (BuildId: 953fc93301472d0b72709b2b9a9f6f30) #02 pc 00000000000019cc /system/bin/sanitizer-status (main+1032) (BuildId: 953fc93301472d0b72709b2b9a9f6f30) #03 pc 00000000000487d8 /apex/com.android.runtime/lib64/bionic/libc.so (__libc_init+96) (BuildId: 6ab39e35a2fae7efbe9a04e9bbb14331) deallocated by thread 13935: #00 pc 000000000004643c /apex/com.android.runtime/lib64/bionic/libc.so (scudo::Allocator<scudo::AndroidConfig, &(scudo_malloc_postinit)>::quarantineOrDeallocateChunk(scudo::Options, void*, scudo::Chunk::UnpackedHeader*, unsigned long)+688) (BuildId: 6ab39e35a2fae7efbe9a04e9bbb14331) #01 pc 00000000000421e4 /apex/com.android.runtime/lib64/bionic/libc.so (scudo::Allocator<scudo::AndroidConfig, &(scudo_malloc_postinit)>::deallocate(void*, scudo::Chunk::Origin, unsigned long, unsigned long)+212) (BuildId: 6ab39e35a2fae7efbe9a04e9bbb14331) #02 pc 00000000000010b8 /system/bin/sanitizer-status (test_crash_malloc_uaf()+32) (BuildId: 953fc93301472d0b72709b2b9a9f6f30) #03 pc 00000000000014a4 /system/bin/sanitizer-status (test(void (*)())+132) (BuildId: 953fc93301472d0b72709b2b9a9f6f30) allocated by thread 13935: #00 pc 0000000000042020 /apex/com.android.runtime/lib64/bionic/libc.so (scudo::Allocator<scudo::AndroidConfig, &(scudo_malloc_postinit)>::allocate(unsigned long, scudo::Chunk::Origin, unsigned long, bool)+1300) (BuildId: 6ab39e35a2fae7efbe9a04e9bbb14331) #01 pc 0000000000042394 /apex/com.android.runtime/lib64/bionic/libc.so (scudo_malloc+36) (BuildId: 6ab39e35a2fae7efbe9a04e9bbb14331) #02 pc 000000000003cc9c /apex/com.android.runtime/lib64/bionic/libc.so (malloc+36) (BuildId: 6ab39e35a2fae7efbe9a04e9bbb14331) #03 pc 00000000000010ac /system/bin/sanitizer-status (test_crash_malloc_uaf()+20) (BuildId: 953fc93301472d0b72709b2b9a9f6f30) #04 pc 00000000000014a4 /system/bin/sanitizer-status (test(void (*)())+132) (BuildId: 953fc93301472d0b72709b2b9a9f6f30)
एमटीई क्रैश की सभी रिपोर्ट में, उस पॉइंट के लिए सामान्य रजिस्टर डंप और बैकट्रेस होता है जहां समस्या का पता चला था. MTE की मदद से पता चली गड़बड़ी की "वजह:" लाइन में, ऊपर दिए गए उदाहरण की तरह ही "[MTE]" के साथ-साथ ज़्यादा जानकारी शामिल होगी. इस मामले में, "खाली करने के बाद इस्तेमाल करना" जैसी गड़बड़ी का पता चला. साथ ही, "0x7ae92853a0 पर 32-बाइट के ऐलोकेशन में 0 बाइट" से हमें ऐलोकेशन का साइज़ और पता पता चलता है. साथ ही, उस ऐलोकेशन का ऑफ़सेट भी पता चलता है जिसे हमने ऐक्सेस करने की कोशिश की थी.
MTE की क्रैश रिपोर्ट में, गड़बड़ी का पता चलने के पॉइंट के अलावा, अतिरिक्त बैकट्रैस भी शामिल होते हैं.
"Use After Free" गड़बड़ियां, क्रैश डंप में "deallocated by" और "allocated by" सेक्शन जोड़ती हैं. इससे, इस मेमोरी को डिएलोकेट किए जाने (इस्तेमाल किए जाने से पहले!) और इसे पहले से तय किए गए समय पर ऐलोकेट किए जाने के समय के स्टैक ट्रेस दिखते हैं. इनसे यह भी पता चलता है कि कौनसी थ्रेड ने स्मृति को ऐलोकेट/डिऐलोकेट किया. इस आसान उदाहरण में, डिटेक्ट करने वाली थ्रेड, ऐलोकेशन थ्रेड, और डिऐलोकेशन थ्रेड, तीनों एक ही हैं. हालांकि, असल दुनिया के ज़्यादा जटिल मामलों में ऐसा ज़रूरी नहीं है. साथ ही, यह जानना कि ये अलग-अलग हैं, एक साथ काम करने से जुड़ी गड़बड़ी का पता लगाने में अहम सुराग हो सकता है.
"बफ़र ओवरफ़्लो" और "बफ़र अंडरफ़्लो" गड़बड़ियां सिर्फ़ एक अतिरिक्त "allocated by" स्टैक ट्रैक उपलब्ध कराती हैं, क्योंकि परिभाषा के मुताबिक, उन्हें अब तक डिएलोकेट नहीं किया गया है (या वे "Use After Free" के तौर पर दिखेंगी):
Cause: [MTE]: Buffer Overflow, 0 bytes right of a 32-byte allocation at 0x7ae92853a0 [...] backtrace: [...] allocated by thread 13949:
यहां "राइट" शब्द के इस्तेमाल पर ध्यान दें: इसका मतलब है कि हम आपको बता रहे हैं कि अलोकेशन के आखिर में कितने बाइट के बाद गलत ऐक्सेस हुआ था; अंडफ़्लो के लिए "लेफ़्ट" लिखा जाएगा और यह अलोकेशन की शुरुआत से पहले के बाइट की संख्या होगी.
कई संभावित वजहें
कभी-कभी SEGV_MTESERR रिपोर्ट में यह लाइन शामिल होती है:
Note: multiple potential causes for this crash were detected, listing them in decreasing order of likelihood.
ऐसा तब होता है, जब गड़बड़ी की वजह कई हो और हम यह न बता पाएं कि असल वजह क्या है. हम ऐसे तीन उम्मीदवारों को, उनके संभावित होने के क्रम में प्रिंट करते हैं. साथ ही, विश्लेषण का फ़ैसला उपयोगकर्ता पर छोड़ देते हैं.
signal 11 (SIGSEGV), code 9 (SEGV_MTESERR), fault addr 0x400007b43063db5
backtrace:
[stack...]
Note: multiple potential causes for this crash were detected, listing them in decreasing order of probability.
Cause: [MTE]: Use After Free, 5 bytes into a 10-byte allocation at 0x7b43063db0
deallocated by thread 6663:
[stack...]
allocated by thread 6663:
[stack...]
Cause: [MTE]: Use After Free, 5 bytes into a 6-byte allocation at 0x7b43063db0
deallocated by thread 6663:
[stack...]
allocated by thread 6663:
[stack...]ऊपर दिए गए उदाहरण में, हमें एक ही मेमोरी पते पर हाल ही में दो ऐलोकेशन मिले हैं. हो सकता है कि अमान्य मेमोरी ऐक्सेस का मकसद यही हो. ऐसा तब हो सकता है, जब ऐलोकेशन, खाली मेमोरी का फिर से इस्तेमाल करें. उदाहरण के लिए, अगर आपके पास नया, खाली, नया, खाली, नया, खाली, ऐक्सेस जैसा क्रम है. हाल ही में किया गया ऐलोकेशन पहले प्रिंट होता है.
गड़बड़ी की वजह का पता लगाने के लिए इस्तेमाल होने वाले ह्यूरिस्टिक्स (तय नियम) के बारे में ज़्यादा जानकारी
क्रैश के "कारण" में, वह मेमोरी ऐलोकेशन दिखना चाहिए जिससे ऐक्सेस किया गया पॉइंटर मूल रूप से लिया गया था. माफ़ करें, MTE हार्डवेयर में, मैच न करने वाले टैग वाले पॉइंटर को ऐलोकेशन में बदलने का कोई तरीका नहीं है. SEGV_MTESERR क्रैश की जानकारी देने के लिए, Android इस डेटा का विश्लेषण करता है:
- गड़बड़ी का पता (इसमें पॉइंटर टैग भी शामिल है).
- स्टैक ट्रेस और मेमोरी टैग के साथ, हाल ही में किए गए ढेर के ऐलोकेशन की सूची.
- आस-पास के मौजूदा (लाइव) ऐलोकेशन और उनके मेमोरी टैग.
गड़बड़ी वाले पते पर हाल ही में डिएलोकेट की गई कोई भी मेमोरी, जहां मेमोरी टैग, गड़बड़ी वाले पते के टैग से मेल खाता है, वह "खाली करने के बाद इस्तेमाल करने" की संभावित वजह हो सकती है.
आस-पास मौजूद कोई भी लाइव मेमोरी, जहां मेमोरी टैग, गड़बड़ी के पते के टैग से मेल खाता है, वह "बफ़र ओवरफ़्लो" (या "बफ़र अंडरफ़्लो") की वजह हो सकती है.
समय या जगह के हिसाब से गड़बड़ी के करीब मौजूद ऐलोकेशन को, दूर मौजूद ऐलोकेशन के मुकाबले ज़्यादा संभावना माना जाता है.
डिलीकेट की गई मेमोरी का अक्सर फिर से इस्तेमाल किया जाता है. साथ ही, अलग-अलग टैग वैल्यू की संख्या कम (16 से कम) होती है. इसलिए, कई संभावित उम्मीदवारों को ढूंढना आम बात है. साथ ही, असल वजह को अपने-आप ढूंढने का कोई तरीका नहीं है. इस वजह से, कभी-कभी एमटीई रिपोर्ट में कई संभावित वजहें बताई जाती हैं.
हमारा सुझाव है कि ऐप्लिकेशन डेवलपर, सबसे संभावित वजह से शुरू करके, संभावित वजहों की जांच करें. स्टैक ट्रेस के आधार पर, ग़ैर-ज़रूरी वजहों को फ़िल्टर करना आसान होता है.
एसिंक्रोनस मोड MTE
MTE के एसिंक्रोनस ("async") मोड में, SIGSEGV कोड 8 (SEGV_MTEAERR) के साथ क्रैश हो जाता है.
जब कोई प्रोग्राम अमान्य मेमोरी ऐक्सेस करता है, तो SEGV_MTEAERR गड़बड़ियां तुरंत नहीं होती हैं. इवेंट के कुछ समय बाद समस्या का पता चलता है और उस समय प्रोग्राम को बंद कर दिया जाता है. आम तौर पर, यह अगला सिस्टम कॉल होता है. हालांकि, यह टाइमर इंटरप्ट भी हो सकता है. इसका मतलब है कि उपयोगकर्ता स्पेस से कर्नेल में कोई भी ट्रांज़िशन.
SEGV_MTEAERR गड़बड़ियां, मेमोरी पते को सेव नहीं करती हैं. यह हमेशा "-------" के तौर पर दिखती है. बैकट्रैस उस समय से जुड़ा होता है जब गड़बड़ी का पता चला था. जैसे, अगले सिस्टम कॉल या दूसरे कॉन्टेक्स्ट स्विच पर. यह गड़बड़ी तब नहीं होती, जब अमान्य ऐक्सेस किया गया हो.
इसका मतलब है कि आम तौर पर, असाइनमेंट के साथ-साथ होने वाले एमटीई क्रैश में "मुख्य" बैकट्रैस काम का नहीं होता. इसलिए, सिंक मोड में होने वाली गड़बड़ियों की तुलना में, असाइनमेंट सिंक न होने की गड़बड़ियों को डीबग करना ज़्यादा मुश्किल होता है. इनका मतलब है कि दी गई थ्रेड में, आस-पास के कोड में मेमोरी बग मौजूद है. टॉम्बस्टोन फ़ाइल में सबसे नीचे मौजूद लॉग से यह पता चल सकता है कि असल में क्या हुआ था. अगर ऐसा नहीं है, तो हमारा सुझाव है कि सिंक मोड में गड़बड़ी को फिर से दिखाएं और सिंक मोड से मिलने वाली बेहतर गड़बड़ी की जानकारी का इस्तेमाल करें!
बेहतर विषय
मेमोरी टैगिंग, हर ढेर के लिए रैंडम 4-बिट (0..15) टैग वैल्यू असाइन करके काम करती है. यह वैल्यू, मेटाडेटा के एक खास सेक्शन में सेव की जाती है. यह सेक्शन, एलोकेट की गई हेप मेमोरी से जुड़ा होता है. malloc() या operator new() जैसे फ़ंक्शन से रिटर्न किए गए ढेर पॉइंटर के सबसे अहम बाइट को भी यही वैल्यू असाइन की जाती है.
प्रोसेस में टैग की जांच करने की सुविधा चालू होने पर, सीपीयू हर मेमोरी ऐक्सेस के लिए, पॉइंटर के टॉप बाइट की तुलना मेमोरी टैग से अपने-आप करता है. अगर टैग मेल नहीं खाते हैं, तो सीपीयू गड़बड़ी का सिग्नल देता है, जिसकी वजह से ऐप्लिकेशन क्रैश हो जाता है.
टैग की संभावित वैल्यू की संख्या सीमित होने की वजह से, यह तरीका संभावित है. किसी भी मेमोरी लोकेशन को किसी दिए गए पॉइंटर से ऐक्सेस नहीं किया जाना चाहिए. जैसे, तय सीमा से बाहर या डिएलोकेशन ("डैंगलिंग पॉइंटर") के बाद. ऐसा करने पर, हो सकता है कि उस लोकेशन की टैग वैल्यू अलग हो और ऐप्लिकेशन क्रैश हो जाए. किसी बग का पता न चलने की संभावना ~7% होती है. टैग वैल्यू को रैंडम तौर पर असाइन किया जाता है. इसलिए, अगली बार गड़बड़ी होने पर, उसे पहचानने की संभावना ~93% होती है.
टैग की वैल्यू, गड़बड़ी के पते वाले फ़ील्ड के साथ-साथ रजिस्टर डंप में भी देखी जा सकती हैं, जैसा कि यहां हाइलाइट किया गया है. इस सेक्शन का इस्तेमाल करके, यह देखा जा सकता है कि टैग सही तरीके से सेट किए गए हैं या नहीं. साथ ही, एक ही टैग वैल्यू वाले आस-पास के अन्य मेमोरी ऐलोकेशन भी देखे जा सकते हैं. ऐसा इसलिए, क्योंकि रिपोर्ट में बताई गई गड़बड़ियों के अलावा, इनकी वजह से भी गड़बड़ी हो सकती है. हमें उम्मीद है कि यह सुविधा मुख्य रूप से, डेवलपर के बजाय उन लोगों के लिए फ़ायदेमंद होगी जो MTE या सिस्टम के अन्य लो-लेवल कॉम्पोनेंट को लागू करने पर काम कर रहे हैं.
signal 11 (SIGSEGV), code 9 (SEGV_MTESERR), fault addr 0x0800007ae92853a0 Cause: [MTE]: Use After Free, 0 bytes into a 32-byte allocation at 0x7ae92853a0 x0 0000007cd94227cc x1 0000007cd94227cc x2 ffffffffffffffd0 x3 0000007fe81919c0 x4 0000007fe8191a10 x5 0000000000000004 x6 0000005400000051 x7 0000008700000021 x8 0800007ae92853a0 x9 0000000000000000 x10 0000007ae9285000 x11 0000000000000030 x12 000000000000000d x13 0000007cd941c858 x14 0000000000000054 x15 0000000000000000 x16 0000007cd940c0c8 x17 0000007cd93a1030 x18 0000007cdcac6000 x19 0000007fe8191c78 x20 0000005800eee5c4 x21 0000007fe8191c90 x22 0000000000000002 x23 0000000000000000 x24 0000000000000000 x25 0000000000000000 x26 0000000000000000 x27 0000000000000000 x28 0000000000000000 x29 0000007fe8191b70 lr 0000005800eee0bc sp 0000007fe8191b60 pc 0000005800eee0c0 pst 0000000060001000
क्रैश रिपोर्ट में एक खास "मेमोरी टैग" सेक्शन भी दिखता है. इसमें गड़बड़ी के पते के आस-पास मेमोरी टैग दिखते हैं. नीचे दिए गए उदाहरण में, पॉइंटर टैग "4", मेमोरी टैग "a" से मेल नहीं खाता.
Memory tags around the fault address (0x0400007b43063db5), one tag per 16 bytes: 0x7b43063500: 0 f 0 2 0 f 0 a 0 7 0 8 0 7 0 e 0x7b43063600: 0 9 0 8 0 5 0 e 0 f 0 c 0 f 0 4 0x7b43063700: 0 b 0 c 0 b 0 2 0 1 0 4 0 7 0 8 0x7b43063800: 0 b 0 c 0 3 0 a 0 3 0 6 0 b 0 a 0x7b43063900: 0 3 0 4 0 f 0 c 0 3 0 e 0 0 0 c 0x7b43063a00: 0 3 0 2 0 1 0 8 0 9 0 4 0 3 0 4 0x7b43063b00: 0 5 0 2 0 5 0 a 0 d 0 6 0 d 0 2 0x7b43063c00: 0 3 0 e 0 f 0 a 0 0 0 0 0 0 0 4 =>0x7b43063d00: 0 0 0 a 0 0 0 e 0 d 0 [a] 0 f 0 e 0x7b43063e00: 0 7 0 c 0 9 0 a 0 d 0 2 0 0 0 c 0x7b43063f00: 0 0 0 6 0 b 0 8 0 3 0 0 0 5 0 e 0x7b43064000: 0 d 0 2 0 7 0 a 0 7 0 a 0 d 0 8 0x7b43064100: 0 b 0 2 0 b 0 4 0 1 0 6 0 d 0 4 0x7b43064200: 0 1 0 6 0 f 0 2 0 f 0 6 0 5 0 c 0x7b43064300: 0 1 0 4 0 d 0 6 0 f 0 e 0 1 0 8 0x7b43064400: 0 f 0 4 0 3 0 2 0 1 0 2 0 5 0 6
टॉम्बस्टोन के सेक्शन, रजिस्टर की सभी वैल्यू के आस-पास मेमोरी कॉन्टेंट दिखाते हैं. साथ ही, उनकी टैग वैल्यू भी दिखाते हैं.
memory near x10 ([anon:scudo:primary]): 0000007b4304a000 7e82000000008101 000003e9ce8b53a0 .......~.S...... 0700007b4304a010 0000200000006001 0000000000000000 .`... .......... 0000007b4304a020 7c03000000010101 000003e97c61071e .......|..a|.... 0200007b4304a030 0c00007b4304a270 0000007ddc4fedf8 p..C{.....O.}... 0000007b4304a040 84e6000000008101 000003e906f7a9da ................ 0300007b4304a050 ffffffff00000042 0000000000000000 B............... 0000007b4304a060 8667000000010101 000003e9ea858f9e ......g......... 0400007b4304a070 0000000100000001 0000000200000002 ................ 0000007b4304a080 f5f8000000010101 000003e98a13108b ................ 0300007b4304a090 0000007dd327c420 0600007b4304a2b0 .'.}......C{... 0000007b4304a0a0 88ca000000010101 000003e93e5e5ac5 .........Z^>.... 0a00007b4304a0b0 0000007dcc4bc500 0300007b7304cb10 ..K.}......s{... 0000007b4304a0c0 0f9c000000010101 000003e9e1602280 ........."`..... 0900007b4304a0d0 0000007dd327c780 0700007b7304e2d0 ..'.}......s{... 0000007b4304a0e0 0d1d000000008101 000003e906083603 .........6...... 0a00007b4304a0f0 0000007dd327c3b8 0000000000000000 ..'.}...........