原始碼分析 Linux 核心工具Sparse

sparse誕生於2023年，是由linux之父開發的，目的就是提供乙個靜態檢查**的工具，從而減少linux核心的隱患。起始，在sparse之前已經有了乙個不錯的**靜態檢查工具（swat），只不過這個工具不是免費軟體，使用上有一些限制。所以linus自己開發了乙個靜態檢查工具。

核心**中有乙個對sparse的簡略說明文件：documentation/sparse.txt。

sparse通過gcc的擴充套件屬性__attribute__以及自己定義的__context__來對**進行靜態檢查。

這些屬性如下：

巨集名稱巨集定義

說明__bitwise

__attribute__((bitwise))

確保變數是相同的位方式(比如 bit-endian, little-endiandeng)

__user

__attribute__((noderef, address_space(1)))

指標位址必須在使用者位址空間

__kernel

__attribute__((noderef, address_space(0)))

指標位址必須在核心位址空間

__iomem

__attribute__((noderef, address_space(2)))

指標位址必須在裝置位址空間

__safe

__attribute__((safe))

變數可以為空

__force

__attribute__((force))

變數可以進行強制轉換

__nocast

__attribute__((nocast))

引數型別與實際引數型別必須一致

__acquires(x)

__attribute__((context(x, 0, 1)))

引數x 在執行前引用計數必須是0,執行後,引用計數必須為1

__releases

__attribute__((context(x, 1, 0)))

與__acquires(x)相反

__acquire

__context__(x, 1)

引數x的引用計數+1

__release

__context__(x, 1)

與__acquire(x)相反

__cond_lock(x,c)

((c) ? () : 0)

引數c 不為0時,引用計數 + 1, 並返回1

其中__acquires(x)和__releases，__acquire和__release必須配對使用，否則sparse會發出警告

主要作用就是確保核心使用的整數是在同樣的位方式下。對於使用了這個巨集的變數，sparse會檢查這個變數是否一直在同一種位方式（big-endian，little-endian或其他）下被使用。如果此變數在多個位方式下被使用了，sparse會給出警告。

/* kernel version:4.6.2 */ /* file:include/linux/types.h line:158 */ typedef

unsigned __bitwise__ fmode_t;

如果使用了__user巨集的指標不在使用者位址空間初始化，或者指向核心位址空間、裝置位址空間等，sparse會給出警告。

/* kernel version:4.6.2 */
/* file:kernel/ldt.c line:153 */
static
int read_ldt(void __user *ptr, unsigned
long bytecount)

如果使用了__kernel巨集的指標不在核心位址空間初始化，或者指向使用者位址空間、裝置位址空間等，sparse會給出警告。

/* kernel version:4.6.2 */
/* file:drivers/s390/char/hmcdrv_ftp.h line:52 */
void __kernel *buf;

如果使用了__iomem巨集的指標不在裝置位址空間初始化，或者指向使用者位址空間、核心位址空間等，sparse會給出警告。

/* kernel version:4.6.2 */
/* file:kernel/apic/io_apic.c line:461 */
struct io_apic __iomem *io_apic;

如果使用了__safe巨集修飾的變數在使用前沒有判斷它是否為空（null），sparse會給出警告。

最新的gcc應該已經會對這種情況給出警告，所以沒有必要用sparse去檢查。

如果使用了__force修飾的變數可以進行強制型別轉換，沒有使用__force修飾的變數進行強制型別轉換時，sparse會給出警告。

/* kernel version:4.6.2 */
/* file:include/asm/io.h line:213 */
memset((void __force *)addr, val, count);

如果使用了__nocast修飾的引數必須和實際傳入的引數型別一致才可以，否則sparse會給出警告。

/* kernel version:4.6.2 */ /* file:include/asm-generic/cputime_nsecs.h line:21 */ typedef u64

__nocast cputime_t;

這4個巨集都是和鎖有關的，__acquires和__releases、__acquire和__release必須成對使用，否則sparse會警告。

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