当mov指令导致页面错误并在x86上禁用中断时会发生什么？

Question

我最近在自定义Linux内核(2.6.31.5,x86)驱动程序中遇到了一个问题,其中copy_to_user会定期不将任何字节复制到用户空间.它将返回传递给它的字节数,表明它没有复制任何东西.代码检查后,我们发现代码在调用copy_to_user时禁用了中断,这违反了它的合同.纠正此问题后,问题就停止了.因为问题很少发生,我需要证明禁用中断会导致问题.

如果你从arch/x86/lib/usercopy_32.c rep看下面的代码片段; movsl通过CX中的计数将单词复制到用户空间.退出时使用CX更新大小.如果movsl正确执行,CX将为0.因为CX不是零,所以movs？为了符合copy_to_user的定义和观察到的行为,指令不得执行.

/* Generic arbitrary sized copy.  */
#define __copy_user(to, from, size)                 \
do {                                    \
    int __d0, __d1, __d2;                       \
    __asm__ __volatile__(                       \
        "   cmp  $7,%0\n"                   \
        "   jbe  1f\n"                  \
        "   movl %1,%0\n"                   \
        "   negl %0\n"                  \
        "   andl $7,%0\n"                   \
        "   subl %0,%3\n"                   \
        "4: rep; movsb\n"                   \
        "   movl %3,%0\n"                   \
        "   shrl $2,%0\n"                   \
        "   andl $3,%3\n"                   \
        "   .align 2,0x90\n"                \
        "0: rep; movsl\n"                   \
        "   movl %3,%0\n"                   \
        "1: rep; movsb\n"                   \
        "2:\n"                          \
        ".section .fixup,\"ax\"\n"              \
        "5: addl %3,%0\n"                   \
        "   jmp 2b\n"                   \
        "3: lea 0(%3,%0,4),%0\n"                \
        "   jmp 2b\n"                   \
        ".previous\n"                       \
        ".section __ex_table,\"a\"\n"               \
        "   .align 4\n"                 \
        "   .long 4b,5b\n"                  \
        "   .long 0b,3b\n"                  \
        "   .long 1b,2b\n"                  \
        ".previous"                     \
        : "=&c"(size), "=&D" (__d0), "=&S" (__d1), "=r"(__d2)   \
        : "3"(size), "0"(size), "1"(to), "2"(from)      \
        : "memory");                        \
} while (0)

我的两个想法是:

1. 当中断被禁用时,页面错误不会发生,然后代表; MOVS？没有做任何事情就跳过了.返回值将是CX,或未复制到用户空间的数量,如定义指定和观察到的行为.
2. 页面错误确实发生了,但linux无法处理它,因为中断被禁用,因此页面错误处理程序会跳过指令,尽管我不知道页面错误处理程序将如何执行此操作.同样,在这种情况下,CX将保持不变,返回值将是正确的.

任何人都可以向我指出英特尔手册中指定此行为的部分,还是指向任何可能有用的其他Linux源代码？

Answer 1

我找到了答案.我的#2建议是正确的,机制正好在我面前.页面错误确实发生,但fixup_exception机制用于提供异常/继续机制.此部分向异常处理程序表添加条目:

    ".section __ex_table,\"a\"\n"               \
    "   .align 4\n"                 \
    "   .long 4b,5b\n"                  \
    "   .long 0b,3b\n"                  \
    "   .long 1b,6b\n"                  \
    ".previous"                     \

这表示:如果IP地址是第一个条目,并且在故障处理程序中遇到异常,则将IP地址设置为第二个地址并继续.

因此,如果异常发生在"4:",则跳转到"5:".如果异常发生在"0:",则跳转到"3:",如果异常发生在"1:",则跳转到"6:".

丢失的部分位于arch/x86/mm/fault.c中的do_page_fault()中:

/*
 * If we're in an interrupt, have no user context or are running
 * in an atomic region then we must not take the fault:
 */
if (unlikely(in_atomic() || !mm)) {
    bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address);
    return;
}

in_atomic返回true,因为我们在write_lock_bh()锁中!bad_area_nosemaphore最终会进行修复.

如果发生page_fault(这不太可能,因为工作空间的概念),那么函数调用将失败并跳出__copy_user宏,未复制的字节设置为size,因为preemption被禁用.