HWAddressSanitizer

Xem Tìm hiểu các báo cáo của HWASan để biết thông tin về cách đọc các sự cố của HWASan!

Địa chỉ được hỗ trợ bằng phần cứng (HWASan) là một công cụ phát hiện lỗi bộ nhớ tương tự như Địa chỉ . HWASan sử dụng ít RAM hơn rất nhiều so với ASan, điều này giúp nó phù hợp cho việc vệ sinh toàn bộ hệ thống. HWASan chỉ khả dụng trên Android 10 trở lên và chỉ có trên phần cứng AArch64.

Mặc dù chủ yếu hữu ích cho mã C/C++, HWASan cũng có thể giúp gỡ lỗi mã Java gây ra sự cố trong C/C++ được sử dụng để triển khai giao diện Java. Việc này rất hữu ích vì nó phát hiện các lỗi bộ nhớ khi chúng xảy ra, chỉ thẳng cho bạn mã chịu trách nhiệm.

Bạn có thể flash hình ảnh HWASan dựng sẵn vào các thiết bị Pixel được hỗ trợ từ ci.android.com ( hướng dẫn thiết lập chi tiết ).

So với ASan cổ điển, HWASan có:

  • Chi phí CPU tương tự (~2x)
  • Chi phí kích thước mã tương tự (40 – 50%)
  • Chi phí RAM nhỏ hơn nhiều (10% – 35%)

HWASan phát hiện cùng một nhóm lỗi như ASan:

  • Tràn/tràn bộ đệm đống và ngăn xếp
  • Sử dụng heap sau khi miễn phí
  • Ngăn xếp sử dụng phạm vi bên ngoài
  • Miễn phí gấp đôi/miễn phí hoang dã

Ngoài ra, HWASan phát hiện việc sử dụng ngăn xếp sau khi trả về.

HWASan (giống như ASan) tương thích với UBSan , cả hai đều có thể được kích hoạt trên mục tiêu cùng một lúc.

Chi tiết triển khai và hạn chế

HWASan dựa trên phương pháp gắn thẻ bộ nhớ , trong đó một giá trị thẻ ngẫu nhiên nhỏ được liên kết với cả con trỏ và phạm vi địa chỉ bộ nhớ. Để truy cập bộ nhớ hợp lệ, con trỏ và thẻ nhớ phải khớp nhau. HWASan dựa vào tính năng bỏ qua byte hàng đầu (TBI) của ARMv8, còn được gọi là gắn thẻ địa chỉ ảo , để lưu trữ thẻ con trỏ ở các bit cao nhất của địa chỉ.

Bạn có thể đọc thêm về thiết kế của HWASan trên trang tài liệu Clang.

Theo thiết kế, HWASan không có các vùng đỏ có kích thước giới hạn của ASan để phát hiện tràn hoặc vùng cách ly dung lượng giới hạn của ASan để phát hiện việc sử dụng sau khi miễn phí. Vì lý do này, HWASan có thể phát hiện lỗi cho dù mức tràn lớn đến mức nào hoặc bộ nhớ đã bị giải phóng bao lâu. Điều này mang lại cho HWASan một lợi thế lớn so với ASan.

Tuy nhiên, HWASan có số lượng giá trị thẻ có thể có hạn chế (256), có nghĩa là có 0,4% khả năng thiếu bất kỳ lỗi nào trong một lần thực thi chương trình.

Yêu cầu

Các phiên bản gần đây (4.14+) của nhân Android phổ biến hỗ trợ ngay lập tức HWASan. Các nhánh cụ thể của Android 10 không hỗ trợ HWASan.

Hỗ trợ không gian người dùng cho HWASan có sẵn bắt đầu từ Android 11 .

Nếu bạn đang làm việc với một nhân khác, HWASan yêu cầu nhân Linux chấp nhận các con trỏ được gắn thẻ trong các đối số lệnh gọi hệ thống. Hỗ trợ cho việc này đã được triển khai trong các bản vá ngược dòng sau:

Nếu bạn đang xây dựng bằng một chuỗi công cụ tùy chỉnh, hãy đảm bảo rằng nó bao gồm mọi thứ lên đến LLVM commit c336557f .

Sử dụng HWASan

Sử dụng các lệnh sau để xây dựng toàn bộ nền tảng bằng HWASan:

lunch aosp_walleye-userdebug # (or any other product)
export SANITIZE_TARGET=hwaddress
m -j

Để thuận tiện, bạn có thể thêm cài đặt SANITIZE_TARGET vào định nghĩa sản phẩm, tương tự như aosp_coral_hwasan .

Đối với người dùng quen thuộc với addressSanitizer, rất nhiều sự phức tạp trong quá trình xây dựng đã không còn nữa:

  • Không cần phải chạy make hai lần.
  • Các bản dựng tăng dần hoạt động hiệu quả.
  • Không cần phải flash dữ liệu người dùng.

Một số hạn chế của addressSanitizer cũng không còn nữa:

  • Các tệp thực thi tĩnh được hỗ trợ.
  • Bạn có thể bỏ qua quá trình dọn dẹp bất kỳ mục tiêu nào ngoài libc. Không giống như ASan, không có yêu cầu nào rằng nếu một thư viện được vệ sinh thì mọi tệp thực thi có liên kết với nó cũng phải như vậy.

Việc chuyển đổi giữa HWASan và hình ảnh thông thường có cùng số bản dựng (hoặc cao hơn) có thể được thực hiện một cách tự do. Việc xóa thiết bị là không cần thiết.

Để bỏ qua quá trình khử trùng mô-đun, hãy sử dụng LOCAL_NOSANITIZE := hwaddress (Android.mk) hoặc sanitize: { hwaddress: false } (Android.bp).

Vệ sinh các mục tiêu riêng lẻ

HWASan có thể được bật cho mỗi mục tiêu trong bản dựng thông thường (không được vệ sinh), miễn là libc.so cũng được vệ sinh. Thêm hwaddress: true vào khối khử trùng trong "libc_defaults" trong bionic/libc/Android.bp. Sau đó thực hiện tương tự với mục tiêu bạn đang thực hiện.

Lưu ý rằng việc khử trùng libc cho phép gắn thẻ phân bổ bộ nhớ heap trên toàn hệ thống, cũng như kiểm tra các thẻ cho các hoạt động bộ nhớ bên trong libc.so . Điều này có thể phát hiện lỗi ngay cả trong các tệp nhị phân mà HWASan không được bật nếu quyền truy cập bộ nhớ kém nằm trong libc.so (ví dụ: pthread_mutex_unlock() trên một mutex delete() ed).

Không cần thiết phải thay đổi bất kỳ tệp bản dựng nào nếu toàn bộ nền tảng được xây dựng bằng HWASan.

Flashstation

Vì mục đích phát triển, bạn có thể flash bản dựng AOSP hỗ trợ HWASan vào thiết bị Pixel có bộ tải khởi động đã mở khóa bằng Flashstation . Chọn mục tiêu _hwasan, ví dụ aosp_flame_hwasan-userdebug. Xem tài liệu NDK về HWASan dành cho nhà phát triển ứng dụng để biết thêm chi tiết.

Dấu vết ngăn xếp tốt hơn

HWASan sử dụng trình gỡ bỏ nhanh, dựa trên con trỏ khung để ghi lại dấu vết ngăn xếp cho mọi sự kiện cấp phát và giải phóng bộ nhớ trong chương trình. Theo mặc định, Android bật con trỏ khung trong mã AArch64, vì vậy tính năng này hoạt động rất tốt trong thực tế. Nếu bạn cần giải phóng thông qua mã được quản lý, hãy đặt HWASAN_OPTIONS=fast_unwind_on_malloc=0 trong môi trường quy trình. Lưu ý rằng dấu vết ngăn xếp truy cập bộ nhớ kém sử dụng trình giải mã "chậm" theo mặc định; cài đặt này chỉ ảnh hưởng đến dấu vết phân bổ và phân bổ. Tùy chọn này có thể tiêu tốn rất nhiều CPU, tùy thuộc vào tải.

Biểu tượng hóa

Xem Ký hiệu trong phần "Tìm hiểu báo cáo HWASan".

HWASan trong ứng dụng

Tương tự như addressSanitizer, HWASan không thể nhìn vào mã Java nhưng có thể phát hiện lỗi trong thư viện JNI. Cho đến Android 14, việc chạy ứng dụng HWASan trên thiết bị không phải HWASan không được hỗ trợ.

Trên thiết bị HWASan, các ứng dụng có thể được kiểm tra bằng HWASan bằng cách xây dựng mã của chúng với SANITIZE_TARGET:=hwaddress trong Make hoặc -fsanitize=hwaddress trong cờ trình biên dịch. Trên thiết bị không phải HWASan (chạy Android 14 trở lên), phải thêm cài đặt tệp Wrap.sh LD_HWASAN=1 . Xem tài liệu dành cho nhà phát triển ứng dụng để biết thêm chi tiết.