首页 >iOS开发

漫谈iOS Crash收集框架

2015-07-01 09:02 编辑: lansekuangtu 分类:iOS开发 来源:念茜的博客

1.jpg

本文由作者 @念茜 授权转载。

为了能够第一时间发现程序问题,应用程序需要实现自己的崩溃日志收集服务,成熟的开源项目很多,如 KSCrashplcrashreporterCrashKit 等。追求方便省心,对于保密性要求不高的程序来说,也可以选择各种一条龙Crash统计产品,如 CrashlyticsHockeyapp友盟Bugly 等等。

  • 是否集成越多的Crash日志收集服务就越保险?

  • 自己收集的Crash日志和系统生成的Crash日志有分歧,应该相信谁?

  • 为什么有大量Crash日志显示崩在main函数里,但函数栈中却没有一行自己的代码?

  • 野指针类的Crash难定位,有何妙招来应对?

想解释清这些问题,必须从Mach异常说起。

Mach异常与Unix信号

iOS系统自带的 Apple’s Crash Reporter 记录在设备中的Crash日志,Exception Type项通常会包含两个元素: Mach异常 和 Unix信号。

Exception Type:         EXC_BAD_ACCESS (SIGSEGV)    
Exception Subtype:      KERN_INVALID_ADDRESS at 0x041a6f3

Mach异常是什么?它又是如何与Unix信号建立联系的?

Mach是一个XNU的微内核核心,Mach异常是指最底层的内核级异常,被定义在下 。每个thread,task,host都有一个异常端口数组,Mach的部分API暴露给了用户态,用户态的开发者可以直接通过Mach API设置thread,task,host的异常端口,来捕获Mach异常,抓取Crash事件。

所有Mach异常都在host层被ux_exception转换为相应的Unix信号,并通过threadsignal将信号投递到出错的线程。iOS中的 POSIX API 就是通过 Mach 之上的 BSD 层实现的。

blob.png

因此,EXC_BAD_ACCESS (SIGSEGV)表示的意思是:Mach层的EXC_BAD_ACCESS异常,在host层被转换成SIGSEGV信号投递到出错的线程。既然最终以信号的方式投递到出错的线程,那么就可以通过注册signalHandler来捕获信号:

signal(SIGSEGV,signalHandler);

捕获Mach异常或者Unix信号都可以抓到crash事件,这两种方式哪个更好呢? 

优选Mach异常,因为Mach异常处理会先于Unix信号处理发生,如果Mach异常的handler让程序exit了,那么Unix信号就永远不会到达这个进程了。转换Unix信号是为了兼容更为流行的POSIX标准(SUS规范),这样不必了解Mach内核也可以通过Unix信号的方式来兼容开发。

小贴士:

因为硬件产生的信号(通过CPU陷阱)被Mach层捕获,然后才转换为对应的Unix信号;苹果为了统一机制,于是操作系统和用户产生的信号(通过调用kill和pthread_kill)也首先沉下来被转换为Mach异常,再转换为Unix信号。

Crash收集的实现思路

正如上述所说,可以通过捕获Mach异常、或Unix信号两种方式来抓取crash事件,于是总结起来实现方案就一共有3种。

1)Mach异常方式

blob.png

2)Unix信号方式

signal(SIGSEGV,signalHandler);

3)Mach异常+Unix信号方式

Github上多数开源项目都采用的这种方式,即使在优选捕获Mach异常的情况下,也放弃捕获EXC_CRASH异常,而选择捕获与之对应的SIGABRT信号。著名开源项目plcrashreporter在代码注释中给出了详细的解释:

We still need to use signal handlers to catch SIGABRT in-process. The kernel sends an EXC_CRASH mach exception to denote SIGABRT termination. In that case, catching the Mach exception in-process leads to process deadlock in an uninterruptable wait. Thus, we fall back on BSD signal handlers for SIGABRT, and do not register for EXC_CRASH.

另外,需要重点说明的是:对于应用级异常NSException,还需要特殊处理。

你是否见过崩溃在main函数的crash日志,但是函数栈里面没有你的代码:

Thread 0 Crashed:
0       libsystem_kernel.dylib          0x3a61757c   __semwait_signal_nocancel + 0x18
1       libsystem_c.dylib               0x3a592a7c   nanosleep$NOCANCEL + 0xa0
2       libsystem_c.dylib               0x3a5adede   usleep$NOCANCEL + 0x2e
3       libsystem_c.dylib               0x3a5c7fe0   abort + 0x50
4       libc++abi.dylib                 0x398f6cd2   abort_message + 0x46
5       libc++abi.dylib                 0x3990f6e0   default_terminate_handler() + 0xf8
6       libobjc.A.dylib                 0x3a054f62   _objc_terminate() + 0xbe
7       libc++abi.dylib                 0x3990d1c4   std::__terminate(void (*)()) + 0x4c
8       libc++abi.dylib                 0x3990cd28   __cxa_rethrow + 0x60
9       libobjc.A.dylib                 0x3a054e12   objc_exception_rethrow + 0x26
10      CoreFoundation                  0x2f7d7f30   CFRunLoopRunSpecific + 0x27c
11      CoreFoundation                  0x2f7d7c9e   CFRunLoopRunInMode + 0x66
12      GraphicsServices                0x346dd65e   GSEventRunModal + 0x86
13      UIKit                           0x32124148   UIApplicationMain + 0x46c
14      XXXXXX                          0x0003b1f2   main + 0x1f2
15      libdyld.dylib                   0x3a561ab4   start + 0x0

可以看出是因为某个NSException导致程序Crash的,只有拿到这个NSException,获取它的reason,name,callStackSymbols信息才能确定出问题的程序位置。

/* NSException Class Reference */
@property(readonly, copy) NSString *name;  
@property(readonly, copy) NSString *reason;
@property(readonly, copy) NSArray *callStackSymbols;
@property(readonly, copy) NSArray *callStackReturnAddresses;

方法很简单,可通过注册NSUncaughtExceptionHandler捕获异常信息:

static void my_uncaught_exception_handler (NSException *exception) {
    //这里可以取到 NSException 信息
}
NSSetUncaughtExceptionHandler(&my_uncaught_exception_handler);

将拿到的NSException细节写入Crash日志,精准的定位出错程序位置:

Application Specific Information:
*** Terminating app due to uncaught exception 'NSUnknownKeyException', reason: '[ setValue:forUndefinedKey:]: this class is not key value coding-compliant for the key key.'
Last Exception Backtrace:
0 CoreFoundation 0x2f8a3f7e     __exceptionPreprocess + 0x7e
1 libobjc.A.dylib 0x3a054cc     objc_exception_throw + 0x22
2 CoreFoundation 0x2f8a3c94     -[NSException raise] + 0x4
3 Foundation 0x301e8f1e         -[NSObject(NSKeyValueCoding) setValue:forKey:] + 0xc6
4 DemoCrash 0x00085306          -[ViewController crashMethod] + 0x6e
5 DemoCrash 0x00084ecc          main + 0x1cc
6 DemoCrash 0x00084cf8          start + 0x24

那么,是不是收到了大量crash在main函数却没有NSException信息的日志,就代表自己集成的Crash日志收集服务没有注册NSUncaughtExceptionHandler呢?不一定,还有另外一种可能,就是被同时存在的其他Crash日志收集服务给坑了。

多个Crash日志收集服务共存的坑

是的,在自己的程序里集成多个Crash日志收集服务实在不是明智之举。通常情况下,第三方功能性SDK都会集成一个Crash收集服务,以及时发现自己SDK的问题。当各家的服务都以保证自己的Crash统计正确完整为目的时,难免出现时序手脚,强行覆盖等等的恶意竞争,总会有人默默被坑。

1)拒绝传递 UncaughtExceptionHandler

如果同时有多方通过NSSetUncaughtExceptionHandler注册异常处理程序,和平的作法是:后注册者通过NSGetUncaughtExceptionHandler将先前别人注册的handler取出并备份,在自己handler处理完后自觉把别人的handler注册回去,规规矩矩的传递。不传递强行覆盖的后果是,在其之前注册过的日志收集服务写出的Crash日志就会因为取不到NSException而丢失Last Exception Backtrace等信息。(P.S. iOS系统自带的Crash Reporter不受影响)

在开发测试阶段,可以利用 fishhook 框架去hookNSSetUncaughtExceptionHandler方法,这样就可以清晰的看到handler的传递流程断在哪里,快速定位污染环境者。不推荐利用调试器添加符号断点来检查,原因是一些Crash收集框架在调试状态下是不工作的。

检测代码示例:

static NSUncaughtExceptionHandler *g_vaildUncaughtExceptionHandler;
static void (*ori_NSSetUncaughtExceptionHandler)( NSUncaughtExceptionHandler * );
void my_NSSetUncaughtExceptionHandler( NSUncaughtExceptionHandler * handler)
{
    g_vaildUncaughtExceptionHandler = NSGetUncaughtExceptionHandler();
    if (g_vaildUncaughtExceptionHandler != NULL) {
        NSLog(@"UncaughtExceptionHandler=%p",g_vaildUncaughtExceptionHandler);
    }
    
    ori_NSSetUncaughtExceptionHandler(handler);
    NSLog(@"%@",[NSThread callStackSymbols]);
    
    g_vaildUncaughtExceptionHandler = NSGetUncaughtExceptionHandler();
    NSLog(@"UncaughtExceptionHandler=%p",g_vaildUncaughtExceptionHandler);
}

对于越狱插件注入应用进程内部,恶意覆盖NSSetUncaughtExceptionHandler的情况,应用程序本身处理起来比较弱势,因为越狱环境下操作时序的玩法比较多权利比较大。

2)Mach异常端口换出+信号处理Handler覆盖

和NSSetUncaughtExceptionHandler的情况类似,设置过的Mach异常端口和信号处理程序也有可能被干掉,导致无法捕获Crash事件。

3)影响系统崩溃日志准确性

应用层参与收集Crash日志的服务方越多,越有可能影响iOS系统自带的Crash Reporter。由于进程内线程数组的变动,可能会导致系统日志中线程的Crashed 标签标记错位,可以搜索abort()等关键字来复查系统日志的准确性。

若程序因NSException而Crash,系统日志中的Last Exception Backtrace信息是完整准确的,不会受应用层的胡来而影响,可作为排查问题的参考线索。

ObjC野指针类的Crash

收集Crash日志这个步骤没有问题的情况下,还是有很多全系统栈的日志的情况,没有自己一行代码,分析起来十分棘手,ObjC野指针类的Crash正是如此,这里推荐几篇好文章:

除此之外,在Crash日志中补充记录一些额外信息可以辅助定位,如切面标记线程出处、队列出处,记录用户操作轨迹等等……

版权申明:本文在微信公众平台的发表权,已「独家代理」给 iOS 开发(iOSDevTips)微信公共帐号。

搜索CocoaChina微信公众号:CocoaChina
微信扫一扫
订阅每日移动开发及APP推广热点资讯
公众号:
CocoaChina
我要投稿   收藏文章
上一篇:Objective-C Associated Objects 的实现原理
下一篇:ReactiveCocoa自述:工作原理和应用
我来说两句
发表评论
您还没有登录!请登录注册
所有评论(0

综合评论

相关帖子

sina weixin mail 回到顶部