SOLID未分類 SOLIDのアドレスサニタイザ機能（連載５）
前回試した、ローカル変数の範囲外ライトアクセスのコードをもう一度見てみます。
実行すると、範囲外にアクセスする直前に、Out of bound accessでブレークしましたね。
ブレークした時の、この部分の命令コードは以下でした。
ここで、アドレスサニタイザ機能が無効である場合の、この部分の命令コードを見てみましょう。
すっきりしていますね。
分かりやすいように並べてみましょう。
左側：アドレスサニタイザ機能 有効時のコード
右側：アドレスサニタイザ機能 無効時のコード
右側のコードでは、以下のようにシンプルです。
①buf[i]に入れる値をLDR命令でとってくる
②ADD命令で1を加算
③STRB命令でbuf[i]に相当するアドレスにその値を書く
しかし左側のコードでは、①の前に何やら、前処理があります。
この前処理、実はClangにより追加されており、メモリ違反を検出するための処理です。
アドレスサニタイザ機能をイネーブルにしてビルドすると、こういったメモリ違反検出コードが挿入されます。
とはいえ、どのメモリアクセスに対しても挿入する、というわけではありません。
コンパイラが妥当性を判断できない場合のみ。
すなわち、ビルド時点でアドレスが確定しないなどでコンパイラが必要と判断したときに、挿入されます。
もし、すべてのメモリアクセスの際にこういったコードが追加されているのならば、とてつもなく実行性能が悪くなってしまうため、必要なところにのみ挿入される仕様になっています。
興味深いのは、こういったことがClangコンパイラにより行われている事です。
アドレスサニタイザ機能実現において、Clangコンパイラのはたしている役割が結構大きいことがわかりますね。
ここで、asan_store1_noabordという関数がコールされていることに注目してください。
この関数は、どこにあるのでしょうか。
実はSOLID-OSの中にあります。
ソースコードになく、コンパイラにより挿入されている関数、SOLID-OSの中のソースコードを、許可を得て見てみます。
asan_check_memory_region関数や、そのサブルーチン関数も、SOLID-OSの中にあります。
ここで重要なことは、この関数が具体的に何をしているのか、ではなく、メモリチェックの際はSOLID-OSのランタイムルーチンを呼び出している、という事です。
この仕組みは、ClangとOSがタッグを組んで実現しているのです。
違反していることを検出すると、ブレークしますよね。
これもSOLID-OSのソースコードに、そのようなコードがあるから、です。
かつ、ブレークすることによりSOLID-IDEに要因等を伝えていますが、それもSOLID-OSが行っています。
すなわち、SOLID-IDEに要因等を伝え、ブレークを発生させるコードが存在します。
違反が発生すれば、違反情報を採取したポインタを設定し、特別なブレークを発生せることで、IDE側と連携しています。
次に、「範囲外」という事の検出、についてです。
妥当性チェックの対象である変数の情報が、シャドウメモリに格納されていて、それをチェックしています。
「シャドウメモリ」は、メモリマップデザイナで設定しています。
この例では、アドレス妥当性の判断のための情報を格納する領域として、0x40000000から0x2000000サイズ分を確保しています。
さらに、アドレス妥当性の判断を行う対象である変数の配置にも、工夫があります。
以下のコードで、動作を見てみましょう。
このroot_task()関数先頭で宣言している変数のアドレスを見やすくするコードです。
まず、このコードを、アドレスサニタイザ機能なしでビルドし、実行してみます。
アドレス0x80079400から32ビットサイズで、並んでいます。
では、アドレスサニタイザ機能付きでビルドし、実行してみます。
最初の32ビット変数はアドレス0x80095f30から配置されています。
次の32ビット変数は、ちょっと飛んで0x80095f40からの配置です。
その次も同様に、ちょっと飛んで配置されています。
アドレスサニタイザ機能を有効にすると、変数と変数の間に隙間が空くようになります。
隙間を空けることにより、アクセスしてはいけない領域を作りだし、チェック処理に工夫をしています。