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當(dāng)程序運(yùn)行的過(guò)程中異常終止或崩潰，操作系統(tǒng)會(huì)將程序當(dāng)時(shí)的內(nèi)存狀態(tài)記錄下來(lái)，保存在一個(gè)文件中，這種行為就叫做Core Dump（中文有的翻譯成“核心轉(zhuǎn)儲(chǔ)”)。我們可以認(rèn)為 core dump 是“內(nèi)存快照”，但實(shí)際上，除了內(nèi)存信息之外，還有些關(guān)鍵的程序運(yùn)行狀態(tài)也會(huì)同時(shí) dump 下來(lái)，例如寄存器信息（包括程序指針、棧指針等）、內(nèi)存管理信息、其他處理器和操作系統(tǒng)狀態(tài)和信息。core dump 對(duì)于編程人員診斷和調(diào)試程序是非常有幫助的，因?yàn)閷?duì)于有些程序錯(cuò)誤是很難重現(xiàn)的，例如指針異常，而 core dump 文件可以再現(xiàn)程序出錯(cuò)時(shí)的情景。

Core Dump 名詞解釋

在半導(dǎo)體作為電腦內(nèi)存材料之前，電腦內(nèi)存使用的是 磁芯內(nèi)存（Magnetic Core Memory），Core Dump 中的 Core 沿用了磁芯內(nèi)存的 Core 表達(dá)。圖為磁芯內(nèi)存的一個(gè)單元，來(lái)自 Wikipedia.

在 APUE 一書中作者有句話這樣寫的：

Because the file is named core, it shows how long this feature has been part of the Unix System.

這里的 core 就是沿用的是早期電腦磁芯內(nèi)存中的表達(dá)，也能看出 Unix 系統(tǒng) Core Dump 機(jī)制的悠久歷史。

Dump 指的是拷貝一種存儲(chǔ)介質(zhì)中的部分內(nèi)容到另一個(gè)存儲(chǔ)介質(zhì)，或者將內(nèi)容打印、顯示或者其它輸出設(shè)備。dump 出來(lái)的內(nèi)容是格式化的，可以使用一些工具來(lái)解析它。

現(xiàn)代操作系統(tǒng)中，用 Core Dump 表示當(dāng)程序異常終止或崩潰時(shí)，將進(jìn)程此時(shí)的內(nèi)存中的內(nèi)容拷貝到磁盤文件中存儲(chǔ)，以方便編程人員調(diào)試。

Core Dump 如何產(chǎn)生

上面說(shuō)當(dāng)程序運(yùn)行過(guò)程中異常終止或崩潰時(shí)會(huì)發(fā)生 core dump，但還沒說(shuō)到什么具體的情景程序會(huì)發(fā)生異常終止或崩潰，例如我們使用 kill -9 命令殺死一個(gè)進(jìn)程會(huì)發(fā)生 core dump 嗎？實(shí)驗(yàn)證明是不能的，那么什么情況會(huì)產(chǎn)生呢？

Linux 中信號(hào)是一種異步事件處理的機(jī)制，每種信號(hào)對(duì)應(yīng)有其默認(rèn)的操作，你可以在 這里 查看 Linux 系統(tǒng)提供的信號(hào)以及默認(rèn)處理。默認(rèn)操作主要包括忽略該信號(hào)（Ingore）、暫停進(jìn)程（Stop）、終止進(jìn)程（Terminate）、終止并發(fā)生core dump（core）等。如果我們信號(hào)均是采用默認(rèn)操作，那么，以下列出幾種信號(hào)，它們?cè)诎l(fā)生時(shí)會(huì)產(chǎn)生 core dump:

當(dāng)然不僅限于上面的幾種信號(hào)。這就是為什么我們使用 Ctrl+z 來(lái)掛起一個(gè)進(jìn)程或者 Ctrl+C 結(jié)束一個(gè)進(jìn)程均不會(huì)產(chǎn)生 core dump，因?yàn)榍罢邥?huì)向進(jìn)程發(fā)出 SIGTSTP 信號(hào)，該信號(hào)的默認(rèn)操作為暫停進(jìn)程（Stop Process）；后者會(huì)向進(jìn)程發(fā)出SIGINT 信號(hào)，該信號(hào)默認(rèn)操作為終止進(jìn)程（Terminate Process）。同樣上面提到的 kill -9 命令會(huì)發(fā)出 SIGKILL 命令，該命令默認(rèn)為終止進(jìn)程。而如果我們使用 Ctrl+\ 來(lái)終止一個(gè)進(jìn)程，會(huì)向進(jìn)程發(fā)出 SIGQUIT 信號(hào)，默認(rèn)是會(huì)產(chǎn)生 core dump 的。還有其它情景會(huì)產(chǎn)生 core dump， 如：程序調(diào)用 abort() 函數(shù)、訪存錯(cuò)誤、非法指令等等。

下面舉兩個(gè)例子來(lái)說(shuō)明：

• 終端下比較 Ctrl+C 和 Ctrl+\：

  guohailin@guohailin:~$ sleep 10        #使用sleep命令休眠 10 s
  ^C                           #使用 Ctrl+C 終止該程序,不會(huì)產(chǎn)生 core dump
  guohailin@guohailin:~$ sleep 10
  ^\Quit (core dumped)                #使用 Ctrl+\ 退出程序, 會(huì)產(chǎn)生 core dump
  guohailin@guohailin:~$ ls         #多出下面一個(gè) core 文件
  -rw-------  1 guohailin guohailin 335872 10月 22 11:31 sleep.core.21990
  

• 小程序產(chǎn)生 core dump

  #include <stdio.h>
  
  int main()
  {
      int *null_ptr = NULL;
      *null_ptr = 10;            //對(duì)空指針指向的內(nèi)存區(qū)域?qū)?會(huì)發(fā)生段錯(cuò)誤
      return 0;
  }
  

  #編譯執(zhí)行
  guohailin@guohailin:~$ ./a.out
  Segmentation fault (core dumped)
  guohailin@guohailin:~$ ls      #多出下面一個(gè) core 文件
  -rw-------  1 guohailin guohailin 200704 10月 22 11:35 a.out.core.22070    
  

Linux 下打開 Core Dump

我使用的 Linux 發(fā)行版是 Ubuntu 13.04，設(shè)置生成 core dump 文件的方法如下：

• 打開 core dump 功能

  • 在終端中輸入命令 ulimit -c ，輸出的結(jié)果為 0，說(shuō)明默認(rèn)是關(guān)閉 core dump 的，即當(dāng)程序異常終止時(shí)，也不會(huì)生成 core dump 文件。
  • 我們可以使用命令 ulimit -c unlimited 來(lái)開啟 core dump 功能，并且不限制 core dump 文件的大小； 如果需要限制文件的大小，將 unlimited 改成你想生成 core 文件最大的大小，注意單位為 blocks（KB）。
  • 用上面命令只會(huì)對(duì)當(dāng)前的終端環(huán)境有效，如果想需要永久生效，可以修改文件 /etc/security/limits.conf文件，關(guān)于此文件的設(shè)置參看 這里 。增加一行:

  # /etc/security/limits.conf
  #
  #Each line describes a limit for a user in the form:
  #
  #<domain>   <type>   <item>   <value>
      *          soft     core   unlimited
  

• 修改 core 文件保存的路徑

  • 默認(rèn)生成的 core 文件保存在可執(zhí)行文件所在的目錄下，文件名就為 core。
  • 通過(guò)修改 /proc/sys/kernel/core_uses_pid 文件可以讓生成 core 文件名是否自動(dòng)加上 pid 號(hào)。
    例如 echo 1 > /proc/sys/kernel/core_uses_pid ，生成的 core 文件名將會(huì)變成 core.pid，其中 pid 表示該進(jìn)程的 PID。
  • 還可以通過(guò)修改 /proc/sys/kernel/core_pattern 來(lái)控制生成 core 文件保存的位置以及文件名格式。
    例如可以用 echo "/tmp/corefile-%e-%p-%t" > /proc/sys/kernel/core_pattern 設(shè)置生成的 core 文件保存在 “/tmp/corefile” 目錄下，文件名格式為 “core-命令名-pid-時(shí)間戳”。這里 有更多詳細(xì)的說(shuō)明！

使用 gdb 調(diào)試 Core 文件

產(chǎn)生了 core 文件，我們?cè)撊绾问褂迷?Core 文件進(jìn)行調(diào)試呢？Linux 中可以使用 GDB 來(lái)調(diào)試 core 文件，步驟如下：

• 首先，使用 gcc 編譯源文件，加上 -g 以增加調(diào)試信息；
• 按照上面打開 core dump 以使程序異常終止時(shí)能生成 core 文件；
• 運(yùn)行程序，當(dāng)core dump 之后，使用命令 gdb program core 來(lái)查看 core 文件，其中 program 為可執(zhí)行程序名，core 為生成的 core 文件名。

下面用一個(gè)簡(jiǎn)單的例子來(lái)說(shuō)明：

#include <stdio.h>
int func(int *p)
{
    int y = *p;
    return y;
}
int main()
{
    int *p = NULL;
    return func(p);
}

編譯加上調(diào)試信息, 運(yùn)行之后core dump, 使用 gdb 查看 core 文件.

guohailin@guohailin:~$ gcc core_demo.c -o core_demo -g
guohailin@guohailin:~$ ./core_demo 
Segmentation fault (core dumped)

guohailin@guohailin:~$ gdb core_demo core_demo.core.24816
...
Core was generated by './core_demo'.
Program terminated with signal 11, Segmentation fault.
#0  0x080483cd in func (p=0x0) at core_demo.c:5
5       int y = *p;
(gdb)  where
#0  0x080483cd in func (p=0x0) at core_demo.c:5
#1  0x080483ef in main () at core_demo.c:12
(gdb) info frame
Stack level 0, frame at 0xffd590a4:
 eip = 0x80483cd in func (core_demo.c:5); saved eip 0x80483ef
 called by frame at 0xffd590c0
 source language c.
 Arglist at 0xffd5909c, args: p=0x0
 Locals at 0xffd5909c, Previous frame's sp is 0xffd590a4
 Saved registers:
  ebp at 0xffd5909c, eip at 0xffd590a0
(gdb) 

從上面可以看出,我們可以還原 core_demo 執(zhí)行時(shí)的場(chǎng)景,并使用 where 可以查看當(dāng)前程序調(diào)用函數(shù)棧幀, 還可以使用 gdb 中的命令查看寄存器,變量等信息.

參考資料

• http://whatis.techtarget.com/definition/core-dump
• http://man7.org/linux/man-pages/man5/core.5.html
• http://en.wikipedia.org/wiki/Core_dump