前言
在使用stackplz打印堆栈的时候，如果关心的是native层，通常会有不错的效果
然而java层的堆栈则不尽人意，往往只有一部分系统的java堆栈信息，以及一堆libart.so的栈
虽然也有base.vdex的栈，但是它并没有给出符号，只有一个偏移信息，但是如果注意APP出现崩溃时，系统的堆栈中是有java方法的符号信息
所以，为什么vdex栈没有符号？
分析
这里以com.wsy.crashcatcher作为分析测试样本，当触发APP崩溃后，得到系统日志如下：
libc : Fatal signal 6 (SIGABRT), code -6 (SI_TKILL) in tid 20091 (sy.crashcatcher), pid 20091 (sy.crashcatcher)
crash_dump64: obtaining output fd from tombstoned, type: kDebuggerdTombstoneProto
crash_dump64: performing dump of process 20091 (target tid = 20091)
DEBUG : failed to read /proc/uptime: Permission denied
DEBUG : *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** ***
DEBUG : Build fingerprint: 'google/oriole/oriole:12/SQ1D.220205.004/8151327:user/release-keys'
DEBUG : Revision: 'MP1.0'
DEBUG : ABI: 'arm64'
DEBUG : Timestamp: 2024-03-29 11:22:40.718647539+0800
DEBUG : Process uptime: 0s
DEBUG : Cmdline: com.wsy.crashcatcher
DEBUG : pid: 20091, tid: 20091, name: sy.crashcatcher >>> com.wsy.crashcatcher <<<
DEBUG : uid: 10596
DEBUG : tagged_addr_ctrl: 0000000000000001
DEBUG : signal 6 (SIGABRT), code -6 (SI_TKILL), fault addr --------
DEBUG : x0 0000000000000000 x1 0000000000004e7b x2 0000000000000006 x3 0000000000371abe
DEBUG : x4 0000000000000010 x5 0000000000000010 x6 0000000000000010 x7 7f7f7f7f7f7f7f7f
DEBUG : x8 0000000000000083 x9 f80910ed343b96cf x10 0000000000000002 x11 fffffffffffffffd
DEBUG : x12 0000007fc60de190 x13 0000000000000013 x14 0000007fc60df4d8 x15 00000171750d4c19
DEBUG : x16 000000724b4e0590 x17 000000724b4bdf30 x18 0000007263fec000 x19 b40000712715cf50
DEBUG : x20 0000000000000000 x21 b40000712715d018 x22 0000006ec0029280 x23 0000006ec0029280
DEBUG : x24 0000007fc60dfac0 x25 b4000070f715d930 x26 000000000000106e x27 0000006ec0029260
DEBUG : x28 0000007fc60df990 x29 0000007fc60df950
DEBUG : lr 0000006faf6da73c sp 0000007fc60df930 pc 000000724b4bdf38 pst 0000000000001000
DEBUG : backtrace:
DEBUG : #00 pc 000000000009cf38 /apex/com.android.runtime/lib64/bionic/libc.so (tgkill+8) (BuildId: 28943f8bb3b7b23557619af9a38223c5)
DEBUG : #01 pc 0000000000000738 /data/app/~~c47SF0bWzFt9lBTYuhKMFQ==/com.wsy.crashcatcher-tFpcLE4k0BIqy_GMoOsp9w==/lib/arm64/libtest_crash.so (raiseError(int)+76) (BuildId: ae31108782396b32b8f44f8b6cb9e8c0d3dca249)
DEBUG : #02 pc 0000000000000778 /data/app/~~c47SF0bWzFt9lBTYuhKMFQ==/com.wsy.crashcatcher-tFpcLE4k0BIqy_GMoOsp9w==/lib/arm64/libtest_crash.so (Java_com_wsy_crashcatcher_MainActivity_nativeCrash+28) (BuildId: ae31108782396b32b8f44f8b6cb9e8c0d3dca249)
DEBUG : #03 pc 0000000000355630 /apex/com.android.art/lib64/libart.so (art_quick_generic_jni_trampoline+144) (BuildId: 41ac8dfed2977c7a168799976d23a7f8)
DEBUG : #04 pc 000000000033eba4 /apex/com.android.art/lib64/libart.so (art_quick_invoke_stub+612) (BuildId: 41ac8dfed2977c7a168799976d23a7f8)
DEBUG : #05 pc 0000000000512a44 /apex/com.android.art/lib64/libart.so (bool art::interpreter::DoCall<false>(art::ArtMethod*, art::Thread*, art::ShadowFrame&, art::Instruction const*, unsigned short, bool, art::JValue*)+1976) (BuildId: 41ac8dfed2977c7a168799976d23a7f8)
DEBUG : #06 pc 0000000000493244 /apex/com.android.art/lib64/libart.so (void art::interpreter::ExecuteSwitchImplCpp<false>(art::interpreter::SwitchImplContext*)+1012) (BuildId: 41ac8dfed2977c7a168799976d23a7f8)
DEBUG : #07 pc 0000000000357dd8 /apex/com.android.art/lib64/libart.so (ExecuteSwitchImplAsm+8) (BuildId: 41ac8dfed2977c7a168799976d23a7f8)
DEBUG : #08 pc 000000000020849c /data/app/~~c47SF0bWzFt9lBTYuhKMFQ==/com.wsy.crashcatcher-tFpcLE4k0BIqy_GMoOsp9w==/oat/arm64/base.vdex (com.wsy.crashcatcher.MainActivity.crash+0)
DEBUG : #09 pc 0000000000371b14 /apex/com.android.art/lib64/libart.so (art::interpreter::Execute(art::Thread*, art::CodeItemDataAccessor const&, art::ShadowFrame&, art::JValue, bool, bool) (.__uniq.112435418011751916792819755956732575238.llvm.8722505846101882172)+232) (BuildId: 41ac8dfed2977c7a168799976d23a7f8)关键位置：.../base.vdex (com.wsy.crashcatcher.MainActivity.crash+0)
使用stackplz去追踪堆栈，命令如下：
./stackplz -n com.wsy.crashcatcher -w raise --stack --showpc结果如下：
[16064|16064|sy.crashcatcher] raise() LR:0x6faf6c173c PC:0x724b47da20 SP:0x7fc60df930, Backtrace:
#00 pc 000000724b47da20 000000000005ca20 /apex/com.android.runtime/lib64/bionic/libc.so (raise)
#01 pc 0000006faf6c1738 0000000000000738 /data/app/~~c47SF0bWzFt9lBTYuhKMFQ==/com.wsy.crashcatcher-tFpcLE4k0BIqy_GMoOsp9w==/lib/arm64/libtest_crash.so (raiseError(int)+76)
#02 pc 0000006faf6c1778 0000000000000778 /data/app/~~c47SF0bWzFt9lBTYuhKMFQ==/com.wsy.crashcatcher-tFpcLE4k0BIqy_GMoOsp9w==/lib/arm64/libtest_crash.so (Java_com_wsy_crashcatcher_MainActivity_nativeCrash+28)
#03 pc 0000006fb3555630 0000000000355630 /apex/com.android.art/lib64/libart.so (art_quick_generic_jni_trampoline+144)
#04 pc 0000006fb353eba4 000000000033eba4 /apex/com.android.art/lib64/libart.so (art_quick_invoke_stub+612)
#05 pc 0000006fb3712a44 0000000000512a44 /apex/com.android.art/lib64/libart.so (bool art::interpreter::DoCall<false>(art::ArtMethod*, art::Thread*, art::ShadowFrame&, art::Instruction const*, unsigned short, bool, art::JValue*)+1976)
#06 pc 0000006fb3693244 0000000000493244 /apex/com.android.art/lib64/libart.so (void art::interpreter::ExecuteSwitchImplCpp<false>(art::interpreter::SwitchImplContext*)+1012)
#07 pc 0000006fb3557dd8 0000000000357dd8 /apex/com.android.art/lib64/libart.so (ExecuteSwitchImplAsm+8)
#08 pc 0000006f1ef4949c 000000000020849c /data/app/~~c47SF0bWzFt9lBTYuhKMFQ==/com.wsy.crashcatcher-tFpcLE4k0BIqy_GMoOsp9w==/oat/arm64/base.vdex
#09 pc 0000006fb3571b14 0000000000371b14 /apex/com.android.art/lib64/libart.so (art::interpreter::Execute(art::Thread*, art::CodeItemDataAccessor const&, art::ShadowFrame&, art::JValue, bool, bool) (.__uniq.112435418011751916792819755956732575238.llvm.8722505846101882172)+232)可以看到base.vdex这一行后面并没有java方法的信息
为了找到原因，先分析下系统的堆栈是怎么打印出来的
根据网上的源码分析，可以知道是debuggerd这部分在处理异常发生时的堆栈回溯，也就是tombstone的dump_thread方法
输出日志的地方在log_backtrace方法
关键在于这里，这部分的写法libstackplz中也是类似的，即遍历frames，然后unwinder->FormatFrame
unwinder->SetDisplayBuildID(true);
for (size_t i = 0; i < unwinder->NumFrames(); i++) {
_LOG(log, logtype::BACKTRACE, "%s%s\n", prefix, unwinder->FormatFrame(i).c_str());
}遍历的时候等于信息已经解析完成了，在这之前都会调用unwinder.Unwind()方法，这里面会通过FillInDexFrame处理有关dex的栈信息
很快就发现这里有一个DEXFILE_SUPPORT宏，然后突然想起来自己是不是没有开这个宏...
#if defined(DEXFILE_SUPPORT)
if (dex_files_ == nullptr) {
return;
}
dex_files_->GetFunctionName(maps_, dex_pc, &frame->function_name, &frame->function_offset);
#endif果不其然，不管是旧版的Android.bp还是新版的CMakeLists.txt都没有这部分
看起来问题是找到了，于是修改CMakeLists.txt添加开启DEXFILE_SUPPORT宏
不过再次测试发现还是没有效果，在插入了许多log之后，发现原因是FillInDexFrame中dex_files_为null
参考unwindstack的例子，将代码改进如下：
std::unique_ptr<unwindstack::DexFiles> dex_files = CreateDexFiles(unwind_regs->Arch(), stack_memory);
UnwinderWithPC unwinder(512, maps.get(), unwind_regs.get(), stack_memory, opt->show_pc);
unwinder.SetDexFiles(dex_files.get());
unwinder.Unwind();再次编译，测试，这下出现了一些诡异的现象：不输出堆栈、堆栈不全、堆栈被截断...以及还是没有base.vdex对应的符号信息
问题何在？在对多处位置添加日志后，终于发现了不对的地方
在上面的DEXFILE_SUPPORT部分，会调用dex_files_->GetFunctionName去解析base.vdex对应的符号信息
而这个的具体实现位于unwinding/libunwindstack/GlobalDebugImpl.h，代码如下，这里会调用ForEachSymfile，在其回调中解析
bool GetFunctionName(Maps* maps, uint64_t pc, SharedString* name, uint64_t* offset) {
// NB: If symfiles overlap in PC ranges, this will check all of them.
return ForEachSymfile(maps, pc, [pc, name, offset](Symfile* file) {
return file->GetFunctionName(pc, name, offset);
});
}具体来说函数调用顺序如下：
- GetFunctionName unwinding/libunwindstack/GlobalDebugImpl.h
- ForEachSymfile unwinding/libunwindstack/GlobalDebugImpl.h
- FindAndReadVariable unwinding/libunwindstack/Global.cpp
- ReadVariableData unwinding/libunwindstack/GlobalDebugImpl.h
- ReadDescriptor unwinding/libunwindstack/GlobalDebugImpl.h
ReadDescriptor的实现部分代码如下：
在这里通过插入日志发现直接返回了false，也就是this->memory_->ReadFully出现了问题
JITDescriptor desc{};
// Try to read the full descriptor including Android-specific fields.
if (!this->memory_->ReadFully(addr, &desc, kSizeOfDescriptorV2)) {
// Fallback to just the minimal descriptor.
// This will make the magic check below fail.
if (!this->memory_->ReadFully(addr, &desc, kSizeOfDescriptorV1)) {
return false;
}
}简单来说是因为内存读取解析的问题，一直是通过CreateOfflineMemory创建Memory对象
std::shared_ptr<unwindstack::Memory> stack_memory = unwindstack::Memory::CreateOfflineMemory(
reinterpret_cast<const uint8_t*>(stack_buf), stack_addr, stack_addr + stack_size
);于是最终的读取实现如下
size_t MemoryOfflineBuffer::Read(uint64_t addr, void* dst, size_t size) {
if (addr < start_ || addr >= end_) {
return 0;
}
size_t read_length = std::min(size, static_cast<size_t>(end_ - addr));
memcpy(dst, &data_[addr - start_], read_length);
return read_length;
}上面ReadDescriptor实际上会去读取libart.so的__dex_debug_descriptor全局变量，会用来计算一些东西
通过ebpf获取的栈上数据，只有一小部分，显然这里是读取不到正确的内容的，但是要想知道base.vdex中偏移对应的符号信息，必需通过FillInDexFrame去另外获取到有关dex的信息，去计算解析
现在这里不能正确获取到必要的数据，那么无法得到符号信息也是正常的了
怎么解决呢？通过上面的分析可以知道，这是因为提供的Memory不完整，正确的做法应当是读取原有进程的内存数据
查看系统处理的方法，以及unwindstack的例子，可以知道有下面这些，也就是可以给定进程的pid，这样在读取数据的时候，相关的操作就能正确取到数据了
std::shared_ptr<Memory> Memory::CreateProcessMemory(pid_t pid) {
if (pid == getpid()) {
return std::shared_ptr<Memory>(new MemoryLocal());
}
return std::shared_ptr<Memory>(new MemoryRemote(pid));
}
std::shared_ptr<Memory> Memory::CreateProcessMemoryCached(pid_t pid) {
if (pid == getpid()) {
return std::shared_ptr<Memory>(new MemoryCache(new MemoryLocal()));
}
return std::shared_ptr<Memory>(new MemoryCache(new MemoryRemote(pid)));
}
std::shared_ptr<Memory> Memory::CreateProcessMemoryThreadCached(pid_t pid) {
if (pid == getpid()) {
return std::shared_ptr<Memory>(new MemoryThreadCache(new MemoryLocal()));
}
return std::shared_ptr<Memory>(new MemoryThreadCache(new MemoryRemote(pid)));
}于是将Memory的构造改为unwindstack::Memory::CreateProcessMemory测试，暂时硬编码
std::shared_ptr<unwindstack::Memory> stack_memory = unwindstack::Memory::CreateProcessMemory(16064);这一次有出现了新的状况，那就是堆栈只到so，再往前就是乱的了，有时候是[stack]有时候直接pc就是2
然后在unwinder.Unwind()中遍历解析frame信息的时候，输出pc信息，进行确定
为什么使用CreateOfflineMemory的时候虽然不出base.vdex的符号信息，但是还是有很完整的堆栈呢？
思考比较其中的差异，想到系统回溯的时候，进程原有的上下文执行已经停止，切换到信号注册的回调函数中在操作
于是加上--kill SIGSTOP，终于出现了带有base.vdex符号信息的输出
至此，关于vdex栈没有符号的原因基本上清楚了：
- 一是一直以来没有开启
DEXFILE_SUPPORT宏 - 二是java的执行本身有一套处理机制，要正确获取到dex的符号信息，做解析时上下文不能变，也就是要么进程被挂起，要么是在原进程中的信号注册的回调函数中处理
堆栈不完整、被截断是为何？
经过测试，发现只要加上了unwinder.SetDexFiles这部分就会出现问题...最开始以为是cgo之间的转换问题
推测有关dex的处理有些奇怪的bug，具体为什么我也搞不懂...
最后发现如果加上--showpc选项就不会出现截断的情况，很迷...
最终在此commit之后实现了对vdex/jar栈的符号解析，基于AndroidRemoteUnwinder实现
此项特性已加入stackplz，选项为--jstack，但使用时需要结合信号功能一并使用，即--kill SIGSTOP
示例：
./stackplz_arm64 -n com.wsy.crashcatcher -w raise --stack --jstack --kill SIGSTOP总结
vdex栈的解析实际上涉及许多额外的处理，幸好unwindstack库已经完成了具体细节的实现，而我，只需要调用API...
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