google breakpad native　crash分析工具

一. BreakPad简介
Google breakpad是一个跨平台的崩溃转储和分析框架和工具集合。
Breakpad由三个主要组件：
client，以library的形式内置在你的应用中，当崩溃发生时写 minidump文件
symbol dumper, 读取由编译器生成的调试信息（debugging information），并生成 symbol file
processor，  读取 minidump文件 和 symbol file ，生成可读的c/c++ Stack trace.
简单来说就是一个生成 minidump，一个生成symbol file，然后将其合并处理成可读的Stack trace。
二. MiniDump文件格式
minidump文件格式是由微软开发的用于崩溃上传，它包括：
当dump生成时进程中一系列executable和shared libraries, 包括这些文件的文件名和版本号。
进程中的线程列表，对于每个线程，minidump包含它在寄存器中的状态，线程的stack memory内容。这些数据都是未解析的字节流，Breakpad client通常没有调试信息（debugging information）能生成函数名，行号，甚至无法确定stack frame的边界。
其他收集关于系统的信息，如：处理器，操作系统高版本，dump的原因等等。
breakpad在所有平台上（windows/linux等）都统一使用minidump文件格式，而不使用core files，原因是因为：
core files可能很大，而minidump比较小。
core files文档不全
很难说服windows机器去生成core files，但可以说服其他机器来生成minidump文件。
breakpad只支持一种统一的格式会比较简单，而不是同时支持多种格式。
什么是core files？core files是unit系统上程序崩溃时生成的文件。
参见：http://www.jianshu.com/p/8e1352a9638f
三. Symbols文件格式
symbols文件是基于纯文本的，每一行一条记录，每条记录中的字段以一个空格作为分隔符，每条记录的第一个字段表示这一行是什么类型的记录。
记录类型：
模块记录：MODULE operatingsystem architecture id name
文件记录：FILE number name
函数记录：FUNC address size parameter_size name
行号记录：address size line filenum
PUBLIC记录：PUBLIC address parameter_size name
STACK WIN
STACK CFI
参见：https://chromium.googlesource.com/breakpad/breakpad/+/master/docs/symbol_files.md
四. 不同平台的实现原理
默认情况下，当崩溃时breakpad会生成一个minidump文件，在不同平台上的实现机制不一样：
在windows平台上，使用微软提供的 SetUnhandledExceptionFilter() 方法来实现。
在OS X平台上，通过创建一个线程来监听 Mach Exception port 来实现。
在Linux平台上，通过设置一个信号处理器来监听 SIGILL SIGSEGV 等异常信号。
当minidump被生成后，在不同平台上也使用不同的机制来上传crash dump文件。
参见：Windows SetUnhandledExceptionFilter参见：Mac OS X Exception handling参见：Catching Exceptions and Printing Stack Traces for C on Windows, Linux, & Mac
五. 异常处理机制
提供两种不同的异常处理机制：
同进程(in-process)
跨进程(out-precess)
因为在崩溃的进程写minidump文件是不安全的，所以三个平台（windows、linux、mac os）都提供跨进程的异常处理机制。
六. 在Linux平台使用breakpad
这里因为要研究Android上使用breakpad，所有主要研究linux平台，windows和mac平台的使用方法请自行参考文档。
6.1 构建Breakpad库
breakpad提供自动构建工具来构建linux client库和processor库。
在breakpad源码目录下通过运行命令：
./configure
make
将自动生成 src/client/linux/libbreakpad_client.a 文件， 其包含了在你的应用中生成minidumps文件的必要代码。
6.2 在你的应用中使用Breakpad
首先配置build precess来link刚生成的 libbreakpad_client.a 文件。
然后设置 include paths 来 包含 google-breakpad 目录下的 src 目录。
接下来include头文件：
#include "client/linux/handler/exception_handler.h"
现在你就可以初始化 ExceptionHandler 对象，初始化的时候需要提供一个用于写minidump文件的目录，以及一个回调函数用于在minidump文件写完以后调用。

int main(int argc, char* argv[]) {// 初始化ExceptionHandlergoogle_breakpad::MinidumpDescriptor descriptor("/tmp"); // minidump文件写入到的目录google_breakpad::ExceptionHandler eh(descriptor, NULL, dumpCallback, NULL, true, -1);crash();return 0;
}// 写完minidump后的回调函数
static bool dumpCallback(const google_breakpad::MinidumpDescriptor& descriptor,void* context, bool succeeded) {printf("Dump path: %s\n", descriptor.path());return succeeded;
}// 触发crash来测试
void crash() {volatile int* a = (int*)(NULL);*a = 1;
}
编译并运行这个实例应该会在 /tmp 目录下生成 minidump 文件，并且终端下会输入minidump文件的路径。
关于初始化ExceptionHandler可以接受的参数需要参见源码
  ExceptionHandler(const MinidumpDescriptor& descriptor,FilterCallback filter,MinidumpCallback callback,void* callback_context,bool install_handler,const int server_fd);
具体参数：
descripter，minidump文件写入的目录
filter，可选，在写minidump文件之前，会先调用filter回调。根据它返回true/false来决定是否需要写minidump文件。
callback, 可选，在写minidump文件之后调用的回调函数
callback_context,
install_handler, 如果为ture，不管怎样当未捕捉异常被抛出时都会写入minidump文件，如果为false则必须明确调用了 WriteMinidump 才会写入minidump 文件
server_fd, 如果为-1，则使用同线程模式（in-precess），如果有一个有效的值，则使用跨线程模式（out-of-process)
参见：exception_handler.h源码
需要注意的是，你必须在callback回调函数中做尽量少的工作，因为你的程序处于一个不安全的状态，它需要无法安全的去分配内存，或调用其他共享库中的函数。安全的方式是 fork 和 exec 一个新进程去做想要做的事情。如果你需要在回调中做一些工作，breakpad源码提供一些简单的重新实现的libc库里的方法，来避免直接调用libc， 并提供一个a header file for making linux system calls，来避免直接调用其他共享库的方法。
6.3 发送minidump文件
在真实环境中，你通常需要以某种方式来处理minidump文件，例如把它发送给服务器来进行分析，Breakpad源码提供了一些HTTP上传的代码，并提供一个minidump上传工具（ 详见minidump_upload.cc）。
6.4 生成symbols文件
为了生成可读的stack trace， breakpad需要你将binaries里的调试符号（debugging symbols）转换成基于文本格式的symbol files。
首先确保你在编译代码的时候加上 -g 参数来生成带调试符号的。
然后使用 configure && make breakpad源码来生成 dump_syms 工具。
接着运行 dump_syms 命令来生成 symbol files，如下：
$ google-breakpad/src/tools/linux/dump_syms/dump_syms ./test > test.sym
为了可以使用 ``minidump_stackwalk`  工具来生成stack trace，你需要将文件放置在一定的目录结构，symbol file的第一行说明了需要放置的目录结构，可以使用命令，或使用 Mozilla 提供的 symbolstore.py 工具来新建这样的目录结构。
$ head -n1 test.sym 
// MODULE Linux x86_64 6EDC6ACDB282125843FD59DA9C81BD830 test
$ mkdir -p ./symbols/test/6EDC6ACDB282125843FD59DA9C81BD830
$ mv test.sym ./symbols/test/6EDC6ACDB282125843FD59DA9C81BD830
6.5 生成Stack Trace
breakpad包含一个叫做 minidump_stackwalk 的工具来将 minidump 文件，外加symbol files来生成一个人可读的stack trace。在编译breakpad后，这个工具一般在 google-breakpad/src/processor 目录下， 通过将 minidump 和 symbol files 传入给它即可：
$ google-breakpad/src/processor/minidump_stackwalk minidump.dmp ./symbols
它会生成verbose output到stderr， stacktrace到stdout。
参见：How To Add Breakpad To Your Linux Application
七. 在Android平台使用Breakpad
Breakpad支持 ARM x86 和 MIPS 架构的Android系统。需要Android NDK r11c及以上版本。
7.1 构建client库
Android版本的Client库设计为一个静态库（static library）来使得你可以链接到你的Android native代码里。
一共有两种方法来build。
7.1.1 方法1：使用ndk-build构建（推荐）
使用ndk-build来构建，需要如下几个步骤：
在你的项目中的 Android.mk 中 include google-breakpad的 Android.mk
include $(LOCAL_PATH)/breakpad/android/google_breakpad/Android.mk
链接break-client未你的静态库模块
LOCAL_STATIC_LIBRARIES += breakpad_client
因为需要c++ STL，所以还需要在 Application.mk 文件中加入 STL 支持：
APP_STL := stlport_static
7.1.2 方法2：使用Android toolchain构建
  $GOOGLE_BREAKPAD_PATH/configure --host=arm-linux-androideabi \--disable-processor \--disable-toolsmake -j4
将会build到 src/client/linux/libbreakpad_client.a 文件。
可使用 make check 来在Android设备上运行测试。
7.2 在Android上使用Breakpad
在Android平台上使用breakpad，基本和在linux平台上是基本类似的。
需要如下几个步骤：
在cpp文件中include exception_handler头文件
#include "client/linux/handler/exception_handler.h"
如果使用ndk-build，需要配置include path（在Android.mk文件中）
LOCAL_C_INCLUDES        := $(GOOGLE_BREAKPAD_PATH)/src/common/android/include \$(GOOGLE_BREAKPAD_PATH)/src
并且加上 -llog flag
LOCAL_LDLIBS := -llog
时刻记住在Android系统上没有 /tmp 目录，需要指定一个其他目录，可以是 application 专有目录（/data/data/packageName/files），或者存储到SDCard上面去（需要写入权限）
7.3 生成stack trace
这个操作和其他平台一样。
从设备上获取minidumps文件
使用dump_syms工具生成so的symbol files
dump_symc $PROJECT_PATH/obj/local/$ABI/libfoo.so > libfoo.so.sym
创建symbol files专有目录结构
// MODULE Linux x86_64 6EDC6ACDB282125843FD59DA9C81BD830 test$PROJECT_PATH/symbols/libfoo.so/6EDC6ACDB282125843FD59DA9C81BD830/libfoo.sym
使用 minidump_stackwalk 来生成stack trace：
minidump_stackwalk $MINIDUMP_FILE $PROJECT_PATH/symbols
参见：breakpad for android 官方文档


作者：骆驼骑士
链接：https://www.jianshu.com/p/295ebf42b05b
來源：简书
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