absl::GetStackTrace와 Symbolize — crash 시 readable stack

#한 줄 요약

absl::GetStackTrace는 현재 PC 체인을 배열로 채운다. absl::Symbolize는 그 PC를 함수 이름 + 파일 + 라인으로 변환한다. 두 함수는 signal handler 안에서 안전하게 호출할 수 있도록 설계되어 crash 시 readable한 스택을 stderr/log로 남길 수 있다. LOG(FATAL)/CHECK 실패 출력의 근간이 이 둘이다.

#동기

production crash에서 가장 비싼 디버깅 비용은 스택을 사람이 읽을 수 있게 만드는 일이다. core dump가 있다면 gdb로 풀 수 있지만, 다음 상황에서는 core dump가 옵션이 아니다.

• container 환경에서 core dump 비활성화.
• core 크기가 수 GB라 저장·전송 불가.
• intermittent crash라 reproduce 안 됨.

이때는 프로세스가 죽기 직전 자기 자신이 스택을 출력해야 한다. 다음 두 가지가 필요하다.

1. PC 배열 수집 (unwind).
2. PC → symbol 변환 (addr2line이 평소 하는 일).

absl::GetStackTrace + absl::Symbolize가 이를 async-signal-safe하게 한다.

#API와 사용법

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#include "absl/debugging/stacktrace.h"
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#include "absl/debugging/symbolize.h"
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void DumpStack() {
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  constexpr int kMaxDepth = 32;
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  void* pcs[kMaxDepth];
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  int n = absl::GetStackTrace(pcs, kMaxDepth, /*skip_count=*/1);
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  for (int i = 0; i < n; ++i) {
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    char buf[1024];
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    if (absl::Symbolize(pcs[i], buf, sizeof(buf))) {
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      std::fprintf(stderr, "  #%d 0x%p %s\n", i, pcs[i], buf);
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    } else {
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      std::fprintf(stderr, "  #%d 0x%p ??\n", i, pcs[i]);
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    }
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  }
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}

skip_count=1은 GetStackTrace 자신의 프레임을 건너뛴다. DumpStack 자신도 빼고 싶으면 2로.

#Symbolize 초기화

심볼라이저는 한 번 초기화가 필요하다. main 진입 직후가 보통.

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int main(int argc, char** argv) {
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  absl::InitializeSymbolizer(argv[0]);  // 실행 파일 경로 필요
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  // ... 이후 LOG(FATAL), Symbolize 등 사용 가능
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}

argv[0]로부터 실행 파일을 열어 ELF/Mach-O 심볼 테이블을 읽는다. 한 번 초기화 후 Symbolize 호출은 alloc 없이 동작하도록 사전 buffer를 잡는다. signal handler 안전성의 핵심.

#내부 구현 — unwind

absl/debugging/internal/stacktrace_*.inc에 플랫폼별 구현이 있다. 주요 백엔드는 다음과 같다.

• stacktrace_libunwind-inl.inc — libunwind 기반 (Linux x86_64, ARM64).
• stacktrace_x86-inl.inc — frame pointer 기반.
• stacktrace_powerpc-inl.inc, stacktrace_aarch64-inl.inc — 아키텍처 직접.
• stacktrace_win32-inl.inc — Windows.

기본 동작은 frame pointer 체인 추적이다.

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[rbp 위로 거슬러 올라가며]
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  rbp → 이전 rbp
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  rbp + 8 → 호출자의 PC
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각 프레임에서 PC를 pcs[]에 기록.

frame pointer가 omitted된(-fomit-frame-pointer) 빌드에서는 libunwind가 DWARF .eh_frame을 사용해 좀 더 정교한 unwind를 한다. 비용은 frame pointer 방식보다 크지만 정확하다.

#내부 구현 — Symbolize

absl/debugging/symbolize_elf.inc (Linux 기준)의 흐름:

1. PC가 속한 ELF 모듈 찾기 (dl_iterate_phdr 결과를 사전 캐싱).
2. 모듈 내 .symtab / .dynsym에서 PC ≤ symbol_value + size인 가장 가까운 심볼.
3. 결과 심볼 이름을 mangled 그대로 반환 (또는 demangle 옵션 적용).

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// 핵심 (요약)
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bool Symbolize(const void* pc, char* out, int out_size) {
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  uintptr_t addr = reinterpret_cast<uintptr_t>(pc);
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  // 1. PC가 속한 ELF 모듈 검색 (캐시)
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  const SymbolicationModule* mod = FindModuleForPC(addr);
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  if (!mod) return false;
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  // 2. symbol table에서 binary search
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  const ElfSymbol* sym = mod->FindSymbol(addr - mod->base);
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  if (!sym) return false;
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  // 3. demangle (옵션)
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  return Demangle(sym->name, out, out_size);
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}

핵심 설계 결정은 심볼 테이블을 사전에 mmap해 두고 signal handler 안에서는 alloc/lock 없이 lookup만 한다는 점.

#crash 핸들러에서 사용

absl/debugging/failure_signal_handler.h가 통합 도구를 제공한다.

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#include "absl/debugging/failure_signal_handler.h"
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int main(int argc, char** argv) {
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  absl::InitializeSymbolizer(argv[0]);
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  absl::FailureSignalHandlerOptions opts;
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  opts.use_alternate_stack = true;
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  opts.alarm_on_failure_secs = 3;
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  absl::InstallFailureSignalHandler(opts);
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  // ...
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}

이제 SIGSEGV/SIGABRT/SIGFPE 발생 시 자동으로 심볼화된 스택이 stderr로 출력된다. LOG(FATAL) 출력 형식과 일치.

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*** SIGSEGV (@0x0) received by PID 12345 (TID 0x7f...) ...
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PC: @     0x55... main
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    @     0x7f... __libc_start_main
4
    @     0x55... _start

#std와 boost와의 비교

C++23 std::stacktrace는 async-signal-safe를 요구하지 않는다. crash handler에서는 여전히 abseil이 적격.

#코드 리뷰 포인트

1. signal handler 안에서 alloc·lock 금지

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// 회피 — std::string은 alloc, std::cout은 stream lock
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void Handler(int) {
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  std::string s = MakeMessage();
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  std::cout << s;
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}
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// Good — async-safe만
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void Handler(int) {
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  static char buf[256];
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  int n = snprintf(buf, sizeof(buf), "crash\n");
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  ::write(STDERR_FILENO, buf, n);
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}

absl::Symbolize는 내부 buffer를 사전 잡아둔다. handler 안에서 호출해도 lock 없음.

2. InitializeSymbolizer를 잊지 않는다

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// 회피
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absl::Symbolize(pc, buf, sizeof(buf));   // 호출은 되지만 결과 빈약
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// Good
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absl::InitializeSymbolizer(argv[0]);
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absl::Symbolize(pc, buf, sizeof(buf));

초기화 없이도 함수가 동작하지만 심볼 lookup이 실패하거나 mangled 이름만 나온다.

3. 빌드 옵션 — frame pointer 유지

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# Release 빌드에 frame pointer 유지 (스택 추적 정확도)
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g++ -O2 -fno-omit-frame-pointer ...

-fomit-frame-pointer로 빌드된 release는 unwind가 부정확하다. 약간의 성능을 양보해도 디버깅 가능성을 선택하는 게 보통의 균형.

4. skip_count 정확히

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int n = absl::GetStackTrace(pcs, 32, /*skip*/ 0);  // GetStackTrace 자신 포함
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int n = absl::GetStackTrace(pcs, 32, /*skip*/ 1);  // 호출자부터

skip_count가 너무 작으면 출력 첫 줄에 absl::GetStackTrace만 보인다.

#자주 보는 안티패턴

signal handler에서 LOG(FATAL)

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void Handler(int) { LOG(FATAL) << "crash"; }   // 비추천

LOG는 mutex를 잡는다. signal handler 안 lock은 데드락 위험. 대신 RAW_LOG(FATAL, "crash") (Part 2-07).

Symbolize 실패 시 빈 출력

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if (absl::Symbolize(pc, buf, sizeof(buf))) {
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  printf("%s\n", buf);
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}
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// else 무시 — PC라도 찍어야 분석 가능

실패해도 PC를 hex로 남기면 addr2line으로 후처리할 수 있다.

stack depth 너무 작게

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void* pcs[8];   // 깊은 스택에서 부족
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int n = absl::GetStackTrace(pcs, 8, 0);

Google 내부 보통 32~64. 깊이 비용은 무시할 수준.

#정리

• GetStackTrace로 PC 배열, Symbolize로 함수 이름.
• 둘 다 async-signal-safe로 설계 — crash handler에서 직접 호출 가능.
• InstallFailureSignalHandler가 SIGSEGV/SIGABRT/SIGFPE 통합 처리.
• 프로덕션 빌드는 frame pointer 유지 + 심볼 테이블 포함.
• LOG(FATAL)/CHECK 실패 출력의 기반이다.

#다음 편

Part 16-02 — CRC32C에서 하드웨어 가속 체크섬을 본다.

#관련 항목

• Part 16-02 — CRC32C
• Part 16-03 — PeriodicSampler
• Part 2-07 — RAW_LOG
• Part 11-04 — stack trace handler
• Folly Part 9-01 — symbolizer