Linux核心Section Mismatch詳解

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by falcon [email protected] of TinyLab.org
2014/01/22

Section Mismatch簡介

Section Mismatch是非常嚴重的Bug，可能會導致無法預測的記憶體訪問問題，建議謹慎對待，如果添加的驅動中有類似Warning，可能需要密切關注並解決掉。

下面就該問題的檢測、原因、解決思路以及最新前沿進行分析。

Section Mismatch的檢測

CONFIG_DEBUG_SECTION_MISMATCH=y

開啟上述選項，核心就會調用modpost檢測類似問題。

Section Mismatch的原因

Linux為了減少不必要的記憶體消耗，對於一些僅僅在核心初始化時使用的資源（包括函數和變數等），會放在init sections中，這些init sections會在核心初始化完成以後被核心Free掉。除此之外，考慮到不同模組或者子系統的差異，它們的代碼和資料也會放在各自的Section中，交叉的引用也可能出現潛在的問題。

如果一個Section引用了另外一個Section中的變數，就會出現Section Mismatch警告。如果是一個運行時函數引用了一個Init Section段中的函數，那麼問題就出現了。

當Linux核心啟動完成後，Init Section佔用的記憶體已經被Free掉，如果這部分記憶體被其他的裝置申請，寫進了不可預知的內容，那麼系統就會存在不可預知的風險，也許有些時候會很幸運，這部分記憶體從來都沒有被其他裝置引用，所以，即使編譯時間看到了Warning，系統也沒有崩潰，但是炸彈放在枕頭邊，很危險，早點搬走為好。

Section Mismatch的解決

有幾種情況：

• 如果運行時函數引用了Init Section中的函數或者變數

如果該運行時函數是必須要在運行時用到的，不能放到Init Section中，那麼就把Init Section中的函數的__init*標記去掉，否則給前者加上相應的Init聲明。

相關的init標記請參考：include/linux/init.h

• 如果不同的Section之間存在交叉引用，這個交叉引用是安全的，則用__ref標記讓Section Mismatch Detector(modpost)忽略相關檢查

比如在cpu hotplug中，__cpuinit不會放在Init section中，在運行時訪問是安全的，如果有一個外部函數（無__cpuinit標記）訪問了用__cpuinit標記的函數，這個時候就存在交叉引用。因為這種訪問是安全的，所以可以讓核心忽略對它的檢測，用__ref標記該函數即可。

Section Mismatch的近況

在最新的ARM核心中，引入了一個智能檢測，該檢測是針對Free掉的記憶體被運行時函數訪問的情況，前面的分析提到類似的情況會導致無法預測的風險，而該智能檢測則會明確地報告出具體的問題。

該檢測的原理是把所有Init Section的記憶體地區在核心初始化時把這些記憶體地區初始化為0xe7fddef0 (an undefined instruction (ARM) or a branch to an undefined instruction (Thumb))，如果運行時函數非法訪問到了這些地區，會觸發一個undef instruction的異常並列印相應的回調，從而輔助開發人員更快地解決相關問題。

當然，這並不意味著我們不需要解決編譯時間的Warning，把問題Delay到運行時解決是更耗費精力的，應該在編碼或者編譯等早期開發過程中就解決掉，這樣會提高開發效率，這個思路對其他的問題同樣適用。

這部分的代碼請參考：arch/arm/mm/init.c: poison_init_mem()

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