陷阱标志(TF)和监视器陷阱标志之间的区别？

Question

像GDB这样的调试功能通过设置eflags寄存器的TF标志来工作,这会在处理器每次执行指令后导致异常,让gdb等工具控制调试.当我们运行虚拟机时,如果是kvm则执行同样你需要设置一个名为MONITOR TRAP FLAG的标志(当前英特尔软件手册3c第15页),这将导致虚拟macine在每条指令给出管理程序之后进行EXIT(VMEXIT).

管理程序几乎可以设置VM(guest)的任何位/寄存器.当架构(EFLAG)中已经存在这样的标志时,为什么我们在VMCS(虚拟Macine控制结构)中需要一个单独的标志？

我在某地读到,其原因是如果使用EFLAGS,访客可以将VMM的(管理程序)意图覆盖为单步.

答:如果你没有控制权,那么模仿硬件的重点是什么？

B:我正面临一个问题,我需要设置BTF(分支陷阱标志)(PG 689 vOLUME 3a INTEL sotfware手册).在正常情况下每个分支指令,但因为我想这对VM这项事业调试异常,我无法推测其位在VMCS设置.在单步执行的情况下似乎没有直接的方法.任何人都可以让我知道如果有某种方法使用其他方法做同样的事情？

谢谢

Answer 1

不，没有分支监视器陷阱标志。

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英特尔可能会制造一款，但没有。

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细节

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让我们首先回顾并定义术语：

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[请注意，所有这些仅与 Intel x86 相关]

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陷阱标志 (TF)

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如问题中所述，在执行指令后导致 #DBG（通过异常 0x1 捕获）。\n使用 RFLAGS 的位 8 进行控制。

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分支陷阱标志 (BTF)

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TLDR：BTF 将 TF 的行为修改为仅触发分支上的异常。

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来自英特尔 SDM 2016 年 4 月版：

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当软件同时设置 IA32_DEBUGCTL MSR 中的 BTF 标志（位 1）和 EFLAGS 寄存器中的 TF 标志时，处理器仅在导致分支的指令之后生成单步调试异常。[1] 此机制允许调试器单步执行由分支引起的控制传输。此 \xe2\x80\x9c 分支单步\xe2\x80\x9d 有助于\n 在指令\n 单步进一步缩小搜索范围之前将错误隔离到特定的代码块。处理器在生成调试异常时会清除\n BTF 标志。调试器必须在恢复程序执行之前设置 BTF 标志，以继续在分支上单步执行。

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[1] 导致任务切换的 CALL、IRET 和 JMP 执行绝不会导致单步调试异常（无论 BTF 标志的值是多少）。想要在切换到任务时调试异常的调试器应该在该任务的 TSS 中设置 T 标志（调试陷阱标志）。请参阅\n 第 7.2.1 节，\xe2\x80\x9c 任务状态段 (TSS)。\xe2\x80\x9d

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监视器陷阱标志 (MTF)

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MTF 是 VMCS 中的一个位，用于在来宾中时在某些指令边界上触发监视器陷阱标志 VMEXIT。

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一般来说，只要来宾正在前进，并且主机端没有发生比 MTF VMEXIT 优先级更高的事情，就会发生退出。有一些奇怪的边缘情况，例如 REP MOV（可以中断的指令）和 SMI（对主机操作系统不可见的中断）。有关详细信息，请参阅 SDM 的“监视器陷阱标志”部分（2016 年 4 月的 25.5.2）。

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回应

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当架构中已​​经存在这样的标志 (EFLAG) 时，为什么我们需要在 VMCS（虚拟机控制结构）中使用单独的标志？

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主机和来宾状态需要分开。如果您正在调试运行 GDB 的 guest 虚拟机，则主机需要能够触发 VMEXIT，而不是 guest 虚拟机内的异常。请注意，当设置陷阱标志时，默认情况下会在当前上下文中触发异常（如果您在来宾中运行，则为来宾的异常；如果您在主机中运行，则为主机的异常）。

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主机可以尝试在不使用 MTF 的情况下进行调试，方法是使用 VMCS 中的异常位图强制设置来宾的 TF 并在调试异常上配置 VMEXIT。不幸的是，如果来宾也启用了调试异常，则主机没有干净的方法来知道调试异常属于谁（如果我没记错的话，则无法在写入 RFLAGS 时退出）。MTF 的存在使得调试运行调试器的 VM 成为可能。

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...任何人都可以让我知道是否有办法使用其他方式做同样的事情\n？

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没有分支监视器陷阱标志。您可以通过查看来宾 RIP 中的解码指令（应该位于 VMCS 中）来实现等效的操作，但这需要大量额外的 VMEXITS。显然，这并不理想。

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如果您在进入客人之前设置 BTF，事情很快就会变得混乱。它将被视为访客的 BTF，而不是与主机相关的 BTF。如果在VMCS中也设置了MTF，则BTF不会延迟MTF VMEXIT。另一方面，它会延迟来宾的下一个调试陷阱。

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每当来宾 VMEXIT 下一次时，如果 BTF 尚未被调试异常清除（IA32_DEBUGCTL 在退出时被清除），则 BTF 将被破坏。您可以使用 MSR LOAD/STORE 列表保存该值，但这并没有多大作用。

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