由于uvc驱动函数缺少return语句而导致内核oops的一例

一、实验环境

1、软件

a) Vmware版本：Vmware Workstation 12.5.7

b) Ubuntu版本：9.10

c) 内核版本：2.6.31.14

d) gcc版本：4.4.1

e) gdb版本：7.0

2、摄像头硬件

百问网自制uvc摄像头

3、排查过程中，使用到的工具

a) printk

b) objdump

c) strace

d）gdb

二、前言

用C语言写程序时，如果定义一个带返回值的函数，但在函数体最后却缺少了return 语句， 程序编译并运行起来后，有时会产生意想不到的严重后果！这事以前只在教科书里看到过，纸上得来终觉浅，所以一直没当回事。但这次在学习韦东山嵌入式培训视频（3期项目实战之USB摄像头监控）时，真切地接受了一次教训。兹记录下整个入坑和出坑的经过，希望对自己和大家都有所助益。

三、现象描述

仿照视频教程，自己写了一个简化版的uvc摄像头驱动。在insmod my_uvc.ko，然后运行xawtv时，不幸发生了内核Oops，详细信息如下：

[  657.966482] BUG: unable to handle kernel paging request at fffffff4

[  657.966486] IP: [] __ticket_spin_lock+0x8/0x20

[  657.966491] *pde = 0081d067 *pte = 00000000

[  657.966493] Oops: 0002 [#1] SMP

[  657.966495] last sysfs file: /sys/devices/virtual/video4linux/video0/dev

[  657.966498] Modules linked in: my_uvc nfsd exportfs nfs lockd nfs_acl auth_rpcgss sunrpc snd_ens1371 gameport

... 此处省略无关信息若干行

[  657.966519]

[  657.966522] Pid: 5059, comm: xawtv.bin Not tainted (2.6.31-14-generic #48-Ubuntu) VMware Virtual Platform

[  657.966523] EIP: 0060:[] EFLAGS: 00210082 CPU: 0

[  657.966525] EIP is at __ticket_spin_lock+0x8/0x20

[  657.966527] EAX: fffffff4 EBX: 00200282 ECX: fffffff4 EDX: 00000100

[  657.966528] ESI: deb69bf4 EDI: defcba00 EBP: deb69ad0 ESP: deb69ad0

[  657.966529] DS: 007b ES: 007b FS: 00d8 GS: 00e0 SS: 0068

[  657.966531] Process xawtv.bin (pid: 5059, ti=deb68000 task=df319920 task.ti=deb68000)

[  657.966532] Stack:

[  657.966533]  deb69ad8 c0127c38 deb69aec c05707da fffffff4 deb69bf4 defcba00 deb69b00

[  657.966536] <0> c015c58d 00000000 defcba00 defcba00 deb69b24 c01f64e0 fffffff4 00012f50

[  657.966539] <0> deb47b80 deb69b24 deb69bd0 ffffffa8 defcba00 deb69b34 e0a8b234 de979a00

[  657.966543] Call Trace:

[  657.966545]  [] ? default_spin_lock_flags+0x8/0x10

[  657.966548]  [] ? _spin_lock_irqsave+0x2a/0x40

[  657.966550]  [] ? add_wait_queue+0x1d/0x50

[  657.966553]  [] ? __pollwait+0x60/0xd0

[  657.966556]  [] ? myuvc_poll+0x34/0x50 [my_uvc]

[  657.966559]  [] ? v4l2_poll+0x3a/0x50 [videodev]

[  657.966562]  [] ? do_select+0x36b/0x660

... 此处省略无关信息若干行

[  657.966650]  [] ? sys_select+0x2c/0xb0

[  657.966652]  [] ? syscall_call+0x7/0xb

[  657.966653] Code: ff ff 90 b9 5a 7a 12 c0 b8 5d 7a 12 c0 e9 59 ff ff ff 90 b9 60 7a 12 c0 b8 63 7a 12 c0 e9 49 ff ff ff 90 55 ba 00 01 00 00 89 e5 <3e> 66 0f c1 10 38 f2 74 06 f3 90 8a 10 eb f6 5d c3 8d b4 26 00

[  657.966672] EIP: [] __ticket_spin_lock+0x8/0x20 SS:ESP 0068:deb69ad0

[  657.966676] CR2: 00000000fffffff4

[  657.966682] ---[ end trace 672c8069f4e9d743 ]---

四、排查过程

1、回忆起之前曾经成功用这个my_uvc驱动过xawtv，而这次发生kernel oops的代码，唯一的改动就是在myuvc_vidioc_try_fmt_vid_cap里加了一句：

    printk(KERN_CRIT'frames[frame_idx].width:%d, frames[frame_idx].height:%dn',frames[frame_idx].width, frames[frame_idx].height);

但为什么一个printk会造成kernel oops呢？一头雾水。。。

2、线索1：用objdump查看反汇编代码

a) 由于缺少return语句，从而导致kernel oops的代码

0000036d :

     36d: 55                    push   %ebp

     36e: 89 e5                mov    %esp,%ebp

     370: 53                    push   %ebx

     371: 83 ec 0c              sub    $0xc,%esp

     374: 89 cb                mov    %ecx,%ebx

     376: 83 39 01              cmpl   $0x1,(%ecx)

     379: 75 51                jne    3cc ;if(f->type != V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE)

     37b: 81 79 0c 4d 4a 50 47 cmpl   $0x47504a4d,0xc(%ecx)

     382: 75 48                jne    3cc ;if(f->fmt.pix.pixelformat != V4L2_PIX_FMT_MJPEG)

     384: c7 41 04 40 01 00 00 movl   $0x140,0x4(%ecx) ;f->fmt.pix.width  = frames[frame_idx].width;

     38b: c7 41 08 f0 00 00 00 movl   $0xf0,0x8(%ecx)  ;f->fmt.pix.height = frames[frame_idx].height;

     392: c7 44 24 08 f0 00 00 movl   $0xf0,0x8(%esp)

     399: 00

     39a: c7 44 24 04 40 01 00 movl   $0x140,0x4(%esp)

     3a1: 00

     3a2: c7 04 24 00 02 00 00 movl   $0x200,(%esp)

     3a9: e8 fc ff ff ff        call   3aa ;printk(KERN_CRIT'frames[frame_idx].width...);

     3ae: c7 43 14 00 00 00 00 movl   $0x0,0x14(%ebx) ;f->fmt.pix.bytesperline = 0;

     3b5: c7 43 18 00 2e 01 00 movl   $0x12e00,0x18(%ebx) ;f->fmt.pix.sizeimage = dwMaxVideoFrameSize;

     3bc: c7 43 10 01 00 00 00 movl   $0x1,0x10(%ebx) ;f->fmt.pix.field = V4L2_FIELD_NONE;

     3c3: c7 43 1c 08 00 00 00 movl   $0x8,0x1c(%ebx) ;f->fmt.pix.colorspace = V4L2_COLORSPACE_SRGB;

     3ca: eb 05                jmp    3d1 ;由于C代码缺少return语句，导致汇编代码直接旁路掉了下面这句mov    $0x0,%eax！

     3cc: b8 00 00 00 00        mov    $0x0,%eax ;return 0;

     3d1: 83 c4 0c              add    $0xc,%esp

     3d4: 5b                    pop    %ebx

     3d5: 5d                    pop    %ebp

     3d6: c3                    ret

b) 而加上了return语句，正常运行的代码

0000036d :

     36d: 55                    push   %ebp

     36e: 89 e5                mov    %esp,%ebp

     370: 53                    push   %ebx

     371: 83 ec 0c              sub    $0xc,%esp

     374: 89 cb                mov    %ecx,%ebx

     376: 83 39 01              cmpl   $0x1,(%ecx)

     379: 75 4f                jne    3ca ;if(f->type != V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE)

     37b: 81 79 0c 4d 4a 50 47 cmpl   $0x47504a4d,0xc(%ecx)

     382: 75 46                jne    3ca ;if(f->fmt.pix.pixelformat != V4L2_PIX_FMT_MJPEG)

     384: c7 41 04 40 01 00 00 movl   $0x140,0x4(%ecx) ;f->fmt.pix.width  = frames[frame_idx].width;

     38b: c7 41 08 f0 00 00 00 movl   $0xf0,0x8(%ecx)  ;f->fmt.pix.height = frames[frame_idx].height;

     392: c7 44 24 08 f0 00 00 movl   $0xf0,0x8(%esp)

     399: 00

     39a: c7 44 24 04 40 01 00 movl   $0x140,0x4(%esp)

     3a1: 00

     3a2: c7 04 24 00 02 00 00 movl   $0x200,(%esp)

     3a9: e8 fc ff ff ff        call   3aa ;printk(KERN_CRIT'frames[frame_idx].width...);

     3ae: c7 43 14 00 00 00 00 movl   $0x0,0x14(%ebx) ;f->fmt.pix.bytesperline = 0;

     3b5: c7 43 18 00 2e 01 00 movl   $0x12e00,0x18(%ebx) ;f->fmt.pix.sizeimage = dwMaxVideoFrameSize;

     3bc: c7 43 10 01 00 00 00 movl   $0x1,0x10(%ebx) ;f->fmt.pix.field = V4L2_FIELD_NONE;

     3c3: c7 43 1c 08 00 00 00 movl   $0x8,0x1c(%ebx) ;f->fmt.pix.colorspace = V4L2_COLORSPACE_SRGB;

     3ca: b8 00 00 00 00        mov    $0x0,%eax ;由于C代码加了return语句，导致汇编代码没有旁路掉下面这句mov    $0x0,%eax

     3cf: 83 c4 0c              add    $0xc,%esp

     3d2: 5b                    pop    %ebx

     3d3: 5d                    pop    %ebp

     3d4: c3                    ret

经过对比，可以看出：由于C代码缺少return 语句，导致汇编代码里在函数返回前，没有正确的给eax赋0值，从而myuvc_vidioc_try_fmt_vid_cap的调用者实际得到了一个错误的返回值。

那么，是谁调用了myuvc_vidioc_try_fmt_vid_cap呢？经查，有两处：

i) my_uvc驱动里的myuvc_vidioc_s_fmt_vid_cap

ii）xawtv通过系统调用ioctl( VIDIOC_TRY_FMT)间接调用了驱动的函数

通过strace –o /dev/ttyS1 xawtv记录的日志，发现：确实是xawtv通过ioctl( VIDIOC_TRY_FMT)调用了myuvc_vidioc_try_fmt_vid_cap，并且确实得到了一个错误的返回值，相关日志信息如下：

ioctl(4, VIDIOC_TRY_FMT, 0xbfff95b0)    = 79  //myuvc_vidioc_try_fmt_vid_cap由于最后缺少return语句，导致返回了非0值（至于为什么是79，且看下文）