簡介

當程序運行的過程中異常終止或崩潰，操作系統會將程序當時的內存狀態記錄下來，保存在一個文件中，這種行為就叫做 Core Dump（中文有的翻譯成“核心轉儲”)。

我們可以認為 core dump 是“內存快照”，但實際上，除了內存信息之外，還有些關鍵的程序運行狀態也會同時 dump 下來，例如寄存器信息（包括程序指針、棧指針等）、內存管理信息、其他處理器和操作系統狀態和信息。

core dump 對于編程人員診斷和調試程序是非常有幫助的，因為對于有些程序錯誤是很難重現的，例如指針異常，而 core dump 文件可以再現程序出錯時的情景。

核心轉儲如何產生

上面說當程序運行過程中異常終止或崩潰時會發生 core dump，但還沒說到什么具體的情景程序會發生異常終止或崩潰。

例如我們使用 kill -9 命令殺死一個進程會發生 core dump 嗎？實驗證明是不能的，那么什么情況會產生呢？

Linux 中信號是一種異步事件處理的機制，每種信號都有其對應的默認操作，你可以在 signal(7) 查看 Linux 系統提供的信號以及默認處理。

默認操作主要包括：終止進程（Term）、忽略該信號（Ing）、終止進程并發生核心轉儲（Core）、暫停進程（Stop）、繼續運行被暫停的進程（Cont）。

如果我們信號均是采用默認操作，那么，以下列出的幾種信號，它們在發生時會產生 core dump：

這就是為什么我們使用 Ctrl+z 來掛起一個進程或者 Ctrl+C 結束一個進程均不會產生 core dump。

因為前者會向進程發出 SIGTSTP 信號，該信號的默認操作為暫停進程（Stop Process）；后者會向進程發出SIGINT 信號，該信號默認操作為終止進程（Terminate Process）。

同樣，上面提到的 kill -9 命令會發出 SIGKILL 命令，該命令默認為終止進程。而如果我們使用 Ctrl+\\ 來終止一個進程，會向進程發出 SIGQUIT 信號，默認是會產生 core dump 的。

還有其它情景會產生 core dump， 如：程序調用 abort() 函數、訪存錯誤、非法指令等等。

不會生成core dump文件的情況

• 進程沒有寫入核心文件的權限。（默認情況下，核心文件稱為 core 或 core.pid，其中 pid 是轉儲核心的進程的 ID，并在當前工作目錄中創建。有關命名的詳細信息，請參見下文。）如果出現以下情況，則寫入核心文件失敗：要創建的目錄不可寫，或者如果存在同名文件且不可寫或不是常規文件（例如，它是目錄或符號鏈接）。
• 一個（可寫的、常規的）文件與用于核心轉儲的同名文件已經存在，但有多個硬鏈接到該文件。
• 將創建核心轉儲文件的文件系統已滿；或已用完 inode；或以只讀方式安裝；或者用戶已達到文件系統的配額。
• 要創建核心轉儲文件的目錄不存在。
• 進程的 RLIMIT_CORE（核心文件大小）或 RLIMIT_FSIZE（文件大小）資源限制設置為零；請參閱 getrlimit(2) 和 shell 的 ulimit 命令的文檔（csh(1) 中的限制）。
• 進程正在執行的二進制文件沒有啟用讀取權限。（這是一種安全措施，可確保內容不可讀的可執行文件不會產生可能可讀的核心轉儲，其中包含可執行文件的映像。）
• 進程正在執行一個set-user-ID（set-group-ID）程序，該程序被除進程的真實用戶（組）ID之外的用戶（組）擁有，或者進程正在執行具有文件能力（capabilities）的程序（請參閱 capabilities(7)）。（但是，請參閱 prctl(2) PR_SET_DUMPABLE 操作的說明，以及 proc(5) 中 /proc/sys/fs/suid_dumpable 文件的說明）
• /proc/sys/kernel/core_pattern 為空且 /proc/sys/kernel/core_uses_pid 包含值 0。請注意，如果 /proc/sys/kernel/core_pattern 為空且 /proc/ sys/kernel/core_uses_pid 包含值 1，核心轉儲文件將具有 .pid 形式的名稱，除非使用 ls(1) -a 選項，否則此類文件將被隱藏。
• （自 Linux 3.7 起）內核配置時沒有配置 CONFIG_COREDUMP 選項。

此外，如果使用了 madvise(2) MADV_DONTDUMP 標志，則核心轉儲可能會排除進程的部分地址空間。

啟用內核轉儲

使用ulimit命令可以查看當前的內核轉儲功能是否生效。-c表示內核轉儲文件的大小限制，0表示內核轉儲無效。

root@firefly:~# ulimit -c
0

使用以下命令即可開啟內核轉儲功能，unlimited表示不限制core文件的大小。

root@firefly:~# ulimit -c unlimited
root@firefly:~# ulimit -c
unlimited

在服務器上交叉編譯一個測試程序，確認內核轉儲是否生效。

#include 
  
int main(void)
{
 int *a=NULL;
 *a=0x1;
 return 0;
}

aarch64-linux-gnu-gcc -g test.c -o test

將生成的可執行程序拷貝到開發板上。

root@firefly:~/code# ./test 
Segmentation fault (core dumped)
root@firefly:~/code# ls
core  test
root@firefly:~/code# file core 
core: ELF 64-bit LSB core file, ARM aarch64, version 1 (SYSV), SVR4-style, from './test', real uid: 0, effective uid: 0, real gid: 0, effective gid: 0, execfn: './test', platform: 'aarch64'

將core文件拷貝到服務器上，可以使用以下命令解core文件

?  mnt sudo aarch64-linux-gnu-gdb  test core
.....

GNU gdb (Linaro_GDB-2017.05) 7.12.1.20170417-git
......
warning: Could not load shared library symbols for 2 libraries, e.g. /lib/aarch64-linux-gnu/libc.so.6.
Use the "info sharedlibrary" command to see the complete listing.
Do you need "set solib-search-path" or "set sysroot"?
Core was generated by `./test'.
Program terminated with signal SIGSEGV, Segmentation fault.
#0  0x00000055815836f4 in main () at test.c:6
6       *a=0x1;
(gdb) l 6
1       #include h>
2
3       int main(void)
4       {
5       int *a=NULL;
6       *a=0x1;
7       return 0;
8       }
(gdb)

可以看到，在GDB啟動后，已經打印出test.c的第6行收到了SIGSEGV信號，產生了段錯誤。使用list命令可以查看附近的源代碼。

在專用目錄生成內核轉儲

core文件默認會在當前目錄生成，大多數時候，我們希望固定core文件的生成位置。

內核轉儲保存位置可以通過sysctl變量kernel.core_pattern設置。例如，在/etc/sysctl.conf中做如下設置。

root@firefly:~# vim /etc/sysctl.conf

#在末尾追加以下兩行
kernel.core_pattern = /root/core/%t-%e-%p-%c.core
kernel.core_uses_pid = 0

#使配置生效
root@firefly:~# sysctl -p
kernel.core_pattern = /root/core/%t-%e-%p-%c.core
kernel.core_uses_pid = 0

在該狀態下執行test測試程序，就會在/root/core/下生成內核轉儲文件。

root@firefly:~/mnt# ./test
Segmentation fault (core dumped)
root@firefly:~/mnt# ls /root/core/
1664718591-test-2699-18446744073709551615.core

kernel.core_pattern 中可以設置的格式符如下

壓縮轉儲文件

kernel.core_pattern也支持管道，可以在kernel.core_pattern 后加入管道符自動壓縮內核轉儲文件。

vim /etc/sysctl.conf
kernel.core_pattern = |/usr/local/sbin/core_helper %t %e %p %c
kernel.core_uses_pid = 0
sysctl -p

core_helper內容如下

#!/bin/sh
exec gzip -> /root/core/$1-$2-$3-$4.core.gz

加上可執行權限

chmod 777 /usr/local/sbin/core_helper

這樣，發生內核轉儲時，就會在/root/core下生成壓縮的轉儲文件。

root@firefly:~/mnt# ./test 
Segmentation fault (core dumped)
root@firefly:~/mnt# ls /root/core/
1664720072-test-2723-18446744073709551615.core.gz
root@firefly:~/mnt#

啟用整個系統的內核轉儲功能

在終端通過命令行只是臨時修改，重啟后無效 ，要想永久修改有三種方式：

1. 在/etc/rc.local 中增加一行 ulimit -c unlimited
2. 在/etc/security/limits.conf最后增加如下兩行記錄：

@root soft core unlimited
@root hard core unlimited

利用內核轉儲掩碼排除共享內存

大型應用程序，通常會跑多個進程。如果所有進程的共享內存全部轉存儲的話，會對磁盤造成壓力，轉儲過程也會加重系統的負擔，甚至會由于轉儲時間過長導致服務停止時間過長。

由于共享內存的進程中，共享內存的內容是相同的，所以可以只在某個進程中轉儲共享內存，無需全部轉儲。

bit 0 轉儲匿名私有映射。
bit 1 轉儲匿名共享映射。
bit 2 轉儲文件支持的私有映射。
bit 3 轉儲文件支持的共享映射。
bit 4（自 Linux 2.6.24 起）轉儲 ELF 標頭。
bit 5（自 Linux 2.6.28 起）轉儲私有大頁面。
bit 6 (自 Linux 2.6.28) 轉儲共享大頁面。
bit 7（自 Linux 4.4 起）轉儲私有 DAX 頁面。
bit 8（自 Linux 4.4 起）轉儲共享 DAX 頁面。

通過coredump_filter的內容可以查看設置情況

cat /proc//coredump_filter

如果要跳過所有共享內存區域，應將掩碼值設置為1.