Error SIGSEGV dengan kode 9 (SEGV_MTESERR) atau kode 8 (SEGV_MTEAERR) adalah kesalahan Pemberian Tag Memori. Memory Tagging Extension (MTE) adalah Fitur Armv9 didukung di Android 12 dan yang lebih baru. MTE adalah implementasi hardware dari memori. Cloud Endpoints menyediakan perlindungan memori terperinci untuk deteksi dan mitigasi bug keamanan memori.
Di C/C++, pointer yang dikembalikan dari panggilan ke malloc() atau operator new() atau fungsi yang serupa dapat hanya digunakan untuk mengakses memori dalam batas-batas alokasi itu, dan hanya selama aktif (tidak bebas atau dihapus). MTE digunakan di Android untuk mendeteksi pelanggaran aturan ini, yang dalam laporan error disebut sebagai "Buffer Overflow"/"Buffer Underflow" dan "Gunakan Setelah Gratis" masalah performa.
MTE memiliki dua mode: sinkron (atau "sinkronisasi") dan asinkron (atau "asinkron"). Yang pertama berlari lebih perlahan tetapi memberikan diagnostik yang lebih akurat. Yang terakhir ini berjalan lebih cepat, tetapi hanya bisa memberi detail perkiraan. Kita akan membahas keduanya secara terpisah, karena diagnostiknya sedikit berbeda.
MTE mode sinkron
Dalam mode sinkron ("sinkronisasi") MTE, SIGSEGV mengalami error dengan kode 9 (SEGV_MTESERR).
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)
Semua laporan error MTE berisi dump register dan backtrace biasa untuk titik tempat masalah terdeteksi. "Penyebab:" baris untuk error yang terdeteksi oleh MTE akan berisi "[MTE]" seperti dalam contoh di atas, beserta detail selengkapnya. Dalam hal ini, jenis {i>error<i} spesifik yang terdeteksi adalah "Gunakan setelah gratis", dan "0 byte ke dalam alokasi 32-byte di 0x7ae92853a0" memberitahu kita ukuran dan alamat alokasi, dan offset ke dalam alokasi yang kita coba akses.
Laporan error MTE juga menyertakan backtrace tambahan, bukan hanya yang berasal dari titik deteksi.
"Gunakan Setelah Gratis" kesalahan tambahkan "dibebaskan oleh" dan "dialokasikan oleh" bagian ke file dump error, yang menunjukkan pelacakan tumpukan pada saat memori ini dibatalkan alokasinya (sebelum digunakan!), dan alokasi waktu yang sebelumnya. Tabel ini juga memberi tahu Anda thread mana yang melakukan mengalokasikan/membatalkan alokasi. Ketiganya adalah hal yang mendeteksi thread, mengalokasikan thread, dan membatalkan alokasi utas sama dalam contoh sederhana ini, tetapi dalam kasus dunia nyata yang lebih kompleks, benar, dan mengetahui bahwa mereka berbeda bisa menjadi petunjuk penting dalam menemukan bug terkait konkurensi.
"Buffer Overflow" dan "Buffer Underflow" error hanya memberikan karakter "dialokasikan oleh" pelacakan tumpukan, karena menurut definisi mereka belum dibatalkan alokasinya (atau mereka akan muncul sebagai "Gunakan Setelah Gratis"):
Cause: [MTE]: Buffer Overflow, 0 bytes right of a 32-byte allocation at 0x7ae92853a0 [...] backtrace: [...] allocated by thread 13949:
Perhatikan penggunaan kata "kanan" di sini: ini berarti kita memberi tahu Anda berapa banyak byte yang melewati akhir dari alokasi akses yang salah itu; {i>underflow<i} akan terlihat "{i>left<i}" dan menjadi jumlah sebelum awal alokasi.
Beberapa kemungkinan penyebab
Terkadang laporan SEGV_MTESERR berisi baris berikut:
Note: multiple potential causes for this crash were detected, listing them in decreasing order of likelihood.
Hal ini terjadi ketika ada beberapa kandidat yang baik untuk asal kesalahan, dan kita tidak bisa membedakan yang merupakan penyebab sebenarnya. Kami mencetak hingga 3 kandidat tersebut sesuai dengan urutan kemungkinan, dan menyerahkan analisis kepada pengguna.
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...]
Dalam contoh di atas, kita telah mendeteksi dua alokasi terbaru di alamat memori yang sama yang dapat telah menjadi target dari akses memori yang tidak valid tersebut. Hal ini dapat terjadi ketika alokasi menggunakan kembali memori bebas - misalnya, jika Anda memiliki urutan seperti baru, gratis, baru, gratis, baru, gratis, akses. Alokasi yang lebih baru dicetak terlebih dahulu.
Heuristik penentuan penyebab terperinci
"Sebab" error harus menunjukkan alokasi memori yang menjadi asal dari pointer yang diakses. Sayangnya, hardware MTE tidak memiliki cara untuk menerjemahkan dari pointer dengan tag yang tidak cocok ke alokasi. Untuk menjelaskan error SEGV_MTESERR, Android menganalisis data berikut:
- Alamat kesalahan (termasuk tag pointer).
- Daftar alokasi heap terbaru dengan stack trace dan tag memori.
- Alokasi (live) saat ini di sekitar dan tag memorinya.
Semua memori yang baru saja dibatalkan alokasinya di alamat fault yang tag memorinya cocok dengan tag alamat fault merupakan potensi status "Gunakan Setelah Gratis" penyebabnya.
Setiap memori langsung di sekitar tempat tag memori cocok dengan tag alamat fault berpotensi sebagai "Buffer Overflow" (atau "Buffer Underflow").
Alokasi yang lebih dekat dengan kesalahan - baik dalam waktu maupun ruang - dianggap lebih mungkin dibandingkan dengan alokasi yang jauh.
Karena memori yang dibatalkan alokasinya sering kali digunakan kembali, dan jumlah nilai tag yang berbeda kecil (kurang dari 16), tidak jarang ditemukan beberapa kandidat potensial, dan tidak ada cara untuk menemukan penyebab sebenarnya secara otomatis. Inilah alasan mengapa terkadang laporan MTE mencantumkan beberapa penyebab potensial.
Sebaiknya developer aplikasi melihat potensi penyebab, dimulai dari penyebab yang paling mungkin. Sering kali mudah untuk memfilter penyebab yang tidak terkait berdasarkan pelacakan tumpukan.
MTE mode asinkron
Dalam mode asinkron ("asinkron") MTE, SIGSEGV mengalami error dengan kode 8 (SEGV_MTEAERR).
Kesalahan SEGV_MTEAERR tidak terjadi secara langsung saat program melakukan akses memori yang tidak valid. Masalah ini terdeteksi segera setelah peristiwa, dan program dihentikan pada saat itu sebagai gantinya. Titik ini biasanya merupakan panggilan sistem berikutnya, tetapi juga bisa menjadi interupsi timer - singkatnya, transisi userspace-ke-kernel.
Kesalahan SEGV_MTEAERR tidak mempertahankan alamat memori (selalu ditampilkan sebagai "-------"). Backtrace berkaitan dengan saat kondisi terdeteksi (yaitu pada panggilan sistem berikutnya atau tombol konteks lainnya), dan bukan saat akses yang tidak valid dilakukan.
Hal ini berarti bahwa “yang utama” backtrace dalam error MTE asinkron biasanya tidak relevan. Kegagalan mode asinkron jauh lebih sulit untuk di-debug dibandingkan kegagalan mode sinkronisasi. Cara terbaiknya adalah menunjukkan keberadaan bug memori dalam kode terdekat pada thread yang diberikan. Log di bagian bawah file tombstone dapat memberikan petunjuk tentang apa yang sebenarnya terjadi. Jika tidak, tindakan yang disarankan adalah mereproduksi error dalam mode sinkronisasi dan menggunakan diagnostik lebih baik yang disediakan oleh mode sinkronisasi.
Topik lanjutan
Di balik layar, pemberian tag memori bekerja dengan menetapkan nilai tag 4-bit (0..15) acak untuk setiap alokasi heap. Nilai ini disimpan dalam region metadata khusus yang sesuai dengan memori heap yang dialokasikan. Nilai yang sama ditetapkan ke byte paling signifikan dari pointer heap yang ditampilkan dari fungsi seperti malloc() atau operator new().
Saat pemeriksaan tag diaktifkan dalam proses ini, CPU akan secara otomatis membandingkan byte teratas pointer dengan tag memori untuk setiap akses memori. Jika tag tidak cocok, CPU akan memberi sinyal error yang menyebabkan error.
Karena jumlah nilai tag yang mungkin terbatas, pendekatan ini bersifat probabilistik. Setiap lokasi memori yang tidak boleh diakses dengan pointer tertentu - seperti di luar batas, atau setelah dealokasi ("pointer menjuntai") - kemungkinan memiliki nilai tag yang berbeda, dan menyebabkan error. Ada kemungkinan ~7% tidak mendeteksi satu kejadian bug. Karena nilai tag ditetapkan secara acak, ada peluang independen sebesar ~93% untuk mendeteksi bug pada saat berikutnya terjadi.
Nilai tag dapat dilihat di kolom alamat fault serta di dump register, seperti yang ditandai di bawah. Bagian ini dapat digunakan untuk memeriksa apakah tag telah ditetapkan secara tepat, serta untuk melihat alokasi memori lain di sekitar dengan nilai tag yang sama karena alokasi tersebut dapat menjadi penyebab potensial error di luar yang tercantum dalam laporan. Kami berharap hal ini terutama berguna bagi orang yang mengerjakan implementasi MTE itu sendiri atau komponen sistem tingkat rendah lainnya, bukan bagi developer.
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
"Tag memori" khusus juga muncul di laporan kerusakan yang menunjukkan tag memori di sekitar alamat kesalahan. Pada contoh di bawah, tag pointer "4" tidak cocok dengan tag memori "a".
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
Bagian tombstone yang menampilkan konten memori di sekitar nilai register juga menampilkan nilai tag-nya.
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 ..'.}...........