RT-Smart 开发笔记:int 类型数值溢出造成的奇怪问题的分析与排查记录

前言

  • 最近在调试 RT-Smart 上的用户态 mq(消息队列)时,遇到一个奇怪的问题,这个例程打印了一下获取的时间,就可以正常的工作(超时退出),否则,就一直卡住(无法超时)

  • 虽然没有认真的阅读用户态 mq 的具体实现代码,大概能了解到底层对接了 IPC 消息队列,如果一直卡住,可能的原因是超时时间参数没有正确传递下?

排查思路

  • 当前未采用 qemu 调试,直接使用板子验证,所以就手动增加了一些 LOG,用户态应用与 内核态的应用,很快定位到是 内核代码 software\kernel\components\libc\compilers\common\ctime.c 中的函数 rt_timespec_to_tick 返回值异常导致的

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  • 开启log 打印一下时间,就可以【正常】退出

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  • 不开启 log,发现卡住了,也就是 ipc 一直没有超时

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继续排查

  • 发现 tick 计算的有问题,异常的 tick,也就是 IPC timeout 非常大

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  • 找到根源:int 型乘法计算溢出

tick = second * RT_TICK_PER_SECOND + nsecond * RT_TICK_PER_SECOND / NANOSECOND_PER_SECOND;,这里 nsecond 定义为 int 类型,int 是 32位,所以当 nsecond 较大时,再
乘上 RT_TICK_PER_SECOND, 也就是 1000,由于32位有符号整数溢出,变为了【负值】。而此时 second 比较小,造成 tick 为一个 负值,但是 timeout 是无符号的,所以把一个负值当成无符号数,就是一个比较大的数值

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解决方法

  • 第一种,把 nsecond 定义为 int64_t 类型,也就是 long long 类型,这样计算时,会按照 64位计算,不会溢出

  • 第二种:把 tick = second * RT_TICK_PER_SECOND + nsecond * RT_TICK_PER_SECOND / NANOSECOND_PER_SECOND; 改为 tick = second * RT_TICK_PER_SECOND + nsecond / (NANOSECOND_PER_SECOND / RT_TICK_PER_SECOND);

  • 修复后,再次运行的效果,此时 tick = 19994,与 20秒比较匹配

msh /kernel>./mq_test
msh /kernel>31111111111111111111111111111
msg_queue is 3
main : enter
sys_mq_timedreceive : 5974  1514764824-963161303
tp : 1676378 - 1514764804
tm_spec : 1676378 - 1514764824
rt_timespec_to_tick : line - 730, second : 19, nsecond : 994459929
rt_timespec_to_tick : tick = 19994
mq_timedreceive : tick = 19994
mq_receive()

小结

  • 这问题,如果粗心一点,可能会直接【放过】,比如加了 LOG 打印发现没有问题,但是细节决定成败,有些 BUG 可能出现的方式很奇特,这就是测试代码需要有一定的覆盖性,各个场景下都需要验证,比如 Debug 版本、 Release 版本都测试一下,看看现象是否一致。

  • 经过了解 int 溢出,也发现了一些基础性的知识点,如 32位与64位 CPU 下, long long 类型都是 8字节,如果使用 long 类型定义 nsecond,在 32位平台上,是 4字节,依旧是异常有问题

  • 修复问题后,再次验证,发现定时比较的准确了,偏差很小,比如 20秒,20000 个 tick,而不是 19001 个 tick

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