Las fallas de SIGSEGV con el código 9 (SEGV_MTESERR) o el código 8 (SEGV_MTEAERR) son fallas de etiquetado de memoria. La extensión de etiquetado de memoria (MTE) es una función de Armv9 compatible con Android 12 y versiones posteriores. MTE es una implementación de hardware de la memoria etiquetada. Proporciona protección de memoria detallada para la detección y mitigación de errores de seguridad de la memoria.
En C/C++, un puntero que se muestra después de una llamada a malloc() o al operador new() o funciones similares solo se puede usar para acceder a la memoria dentro de los límites de esa asignación y solo mientras la asignación esté activa (no se haya liberado ni borrado). MTE se usa en Android para detectar incumplimientos de esta regla, a los que se hace referencia en los informes de fallas como "Desbordamiento de búfer", "Bajo flujo de búfer" y problemas de "Uso después de liberar".
MTE tiene dos modos: síncrono (o "sync") y asíncrono (o "async"). El primero se ejecuta más lentamente, pero proporciona diagnósticos más precisos. El último se ejecuta más rápido, pero solo puede proporcionar detalles aproximados. Trataremos ambos por separado, ya que los diagnósticos son ligeramente diferentes.
MTE en modo síncrono
En el modo síncrono ("sync") de MTE, SIGSEGV falla con el código 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)
Todos los informes de fallas de MTE contienen el volcado de registro y el seguimiento de pila habituales para el punto en el que se detectó el problema. La línea "Cause:" de un error detectado por MTE contendrá "[MTE]", como en el ejemplo anterior, junto con más detalles. En este caso, el tipo específico de error detectado fue “Uso después de liberar” y “0 bytes en una asignación de 32 bytes en 0x7ae92853a0” nos indica el tamaño y la dirección de la asignación, y el desplazamiento en la asignación al que intentamos acceder.
Los informes de fallas de MTE también incluyen seguimientos adicionales, no solo el del punto de detección.
Los errores de "Uso después de la liberación" agregan secciones "asignadas por" y "asignadas por" al volcado de falla, que muestran los seguimientos de pila en el momento en que se desasignó esta memoria (antes de que se usara) y el momento en que se asignó anteriormente. También te indican qué subproceso realizó la asignación o desasignación. Los tres subprocesos de detección, asignación y desasignación son los mismos en este ejemplo simple, pero en casos más complejos del mundo real, esto no es necesariamente cierto, y saber que difieren puede ser una pista importante para encontrar un error relacionado con la simultaneidad.
Los errores de "overflow de búfer" y "underflow de búfer" solo proporcionan un seguimiento adicional de "asignado por", ya que, por definición, aún no se han desasignado (o aparecerían como "uso después de la liberación"):
Cause: [MTE]: Buffer Overflow, 0 bytes right of a 32-byte allocation at 0x7ae92853a0 [...] backtrace: [...] allocated by thread 13949:
Ten en cuenta el uso de la palabra “derecha” aquí: esto significa que te indicamos cuántos bytes después del final de la asignación fue el acceso incorrecto. Un desbordamiento diría “izquierda” y sería una cantidad de bytes antes del inicio de la asignación.
Varias causas potenciales
A veces, los informes de SEGV_MTESERR contienen la siguiente línea:
Note: multiple potential causes for this crash were detected, listing them in decreasing order of likelihood.
Esto sucede cuando hay varios candidatos adecuados para el origen del error y no podemos saber cuál es la causa real. Imprimimos hasta 3 candidatos de este tipo en orden aproximado de probabilidad y dejamos que el usuario realice el análisis.
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...]En el ejemplo anterior, detectamos dos asignaciones recientes en la misma dirección de memoria que podrían haber sido el objetivo previsto del acceso de memoria no válido. Esto puede ocurrir cuando las asignaciones reutilizan la memoria libre, por ejemplo, si tienes la secuencia como nueva, libre, nueva, libre, nueva, libre, acceso. La asignación más reciente se imprime primero.
Heurísticas detalladas de determinación de la causa
La "causa" de una falla debe mostrar la asignación de memoria de la que se derivó originalmente el puntero al que se accedió. Lamentablemente, el hardware de MTE no tiene forma de traducir de un puntero con una etiqueta que no coincide a una asignación. Para explicar una falla de SEGV_MTESERR, Android analiza los siguientes datos:
- La dirección de la falla (incluida la etiqueta del puntero)
- Una lista de asignaciones de montón recientes con seguimientos de pila y etiquetas de memoria.
- Asignaciones actuales (en vivo) cercanas y sus etiquetas de memoria
Cualquier memoria recientemente desasignada en la dirección de falla en la que la etiqueta de memoria coincida con la etiqueta de dirección de falla es una posible causa de “Uso después de la liberación”.
Cualquier memoria activa cercana en la que la etiqueta de memoria coincida con la etiqueta de dirección de error es una posible causa de “desbordamiento de búfer” (o “subflujo de búfer”).
Las asignaciones que están más cerca de la falla, ya sea en el tiempo o en el espacio, se consideran más probables que las que están lejos.
Dado que la memoria desasignada suele reutilizarse y la cantidad de valores de etiqueta diferentes es pequeña (menos de 16), no es raro encontrar varios candidatos probables, y no hay forma de encontrar automáticamente la causa real. Esta es la razón por la que, a veces, los informes de MTE enumeran varias causas potenciales.
Se recomienda que el desarrollador de la app analice las posibles causas, comenzando por la más probable. A menudo, es fácil filtrar las causas no relacionadas en función del seguimiento de pila.
MTE en modo asíncrono
En el modo asíncrono ("async") de MTE, SIGSEGV falla con el código 8 (SEGV_MTEAERR).
Las fallas de SEGV_MTEAERR no ocurren de inmediato cuando un programa realiza un acceso no válido a la memoria. El problema se detecta poco después del evento y el programa se cierra en ese momento. Por lo general, este punto es la siguiente llamada al sistema, pero también puede ser una interrupción del temporizador; en resumen, cualquier transición del espacio de usuario al kernel.
Los errores SEGV_MTEAERR no conservan la dirección de memoria (siempre se muestra como "-------"). El seguimiento de pila corresponde al momento en que se detectó la condición (es decir, en la siguiente llamada al sistema o en otro cambio de contexto) y no cuando se realizó el acceso no válido.
Esto significa que el seguimiento de pila "principal" en una falla de MTE asíncrona suele no ser relevante. Por lo tanto, las fallas del modo asíncrono son mucho más difíciles de depurar que las del modo síncrono. Se entienden mejor como la existencia de un error de memoria en el código cercano en el subproceso determinado. Los registros que se encuentran en la parte inferior del archivo de lápida pueden proporcionar una idea de lo que realmente sucedió. De lo contrario, la acción recomendada es reproducir el error en el modo de sincronización y usar los mejores diagnósticos que proporciona este modo.
Temas avanzados
En términos generales, el etiquetado de memoria funciona asignando un valor de etiqueta aleatorio de 4 bits (0..15) a cada asignación de montón. Este valor se almacena en una región de metadatos especial que corresponde a la memoria del montón asignada. El mismo valor se asigna al byte más significativo del puntero de montón que se muestra desde funciones como malloc() o el operador new().
Cuando se habilita la verificación de etiquetas en el proceso, la CPU compara automáticamente el byte superior del puntero con la etiqueta de memoria para cada acceso a la memoria. Si las etiquetas no coinciden, la CPU indica un error que genera una falla.
Debido a la cantidad limitada de valores de etiqueta posibles, este enfoque es probabilístico. Es probable que cualquier ubicación de memoria a la que no se deba acceder con un puntero determinado, como fuera de los límites o después de la desasignación ("puntero colgante"), tenga un valor de etiqueta diferente y cause una falla. Hay una probabilidad de alrededor del 7% de no detectar ninguna ocurrencia de un error. Debido a que los valores de la etiqueta se asignan de forma aleatoria, existe una probabilidad independiente de alrededor del 93% de detectar el error la próxima vez que ocurra.
Los valores de la etiqueta se pueden ver en el campo de dirección de falla y en el volcado de registro, como se destaca a continuación. Esta sección se puede usar para verificar que las etiquetas estén configuradas de forma correcta y para ver otras asignaciones de memoria cercanas con el mismo valor de etiqueta, ya que pueden ser posibles causas del error además de las que se indican en el informe. Esperamos que esto sea útil principalmente para las personas que trabajan en la implementación de MTE o en otros componentes de sistema de bajo nivel, en lugar de para los desarrolladores.
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
También aparece una sección especial "Etiquetas de memoria" en el informe de falla que muestra etiquetas de memoria alrededor de la dirección de falla. En el siguiente ejemplo, la etiqueta de puntero "4" no coincide con la etiqueta de memoria "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
Las secciones de una lápida que muestran el contenido de la memoria alrededor de todos los valores de registro también muestran sus valores de etiqueta.
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 ..'.}...........