ARM v7 BKPT 指令在 Linux 2.6.35 上无法正常工作答案

【问题标题】：ARM v7 BKPT instruction doesn't work correctly on Linux 2.6.35ARM v7 BKPT 指令在 Linux 2.6.35 上无法正常工作
【发布时间】：2011-05-11 12:58:41
【问题描述】：

我有一个问题是与 Linux 2.6.35 上 ARM v7 上的 BKPT 指令相关联。主要原因是故障指令（bkpt）的地址不正确，与ARM v7手册不对应。

复制步骤如下：

将 OS SIGBUS 处理程序重新定义为我的 SIGBUS 处理程序：

void InitSigBusHandler() {  
    struct sigaction sa;  
    memset(&sa, 0, sizeof(sa));    
    sa.sa_flags = SA_SIGINFO;  
    sigfillset(&sa.sa_mask);  
    sa.sa_sigaction = SigBusHandler;  
    sigaction(SIGBUS, &sa, NULL);
    }

使用内联_asm，将“BKPT”指令放入main()函数的代码中：

int main(int argc, char **argv)  
{
     InitSigBusHandler();
     __asm
     (
          "bkpt\n\t"
     );

     return 0;
}

这是我的 SIGBUS 处理程序：

void SigBusHandler(    
    int         signum,  
    siginfo_t   *pAct,  
    void        *pOldAct  
    )
{
    write(2,
         (const char *)MSG_SIGBUS_IN_HANDLER,  
          strlen((const char *)MSG_SIGBUS_IN_HANDLER)  
          );

    uint32_t faultAddr = (uint32_t)pAct->si_addr;  
    memcpy((void *)buffer,  
          (void *)MSG_SIGBUS_FAULT_ADDR,  
          strlen(MSG_SIGBUS_FAULT_ADDR)  
          );

    write(2,  
         (const char *)MSG_SIGBUS_FAULT_ADDR,  
          strlen((const char *)MSG_SIGBUS_FAULT_ADDR)  
          );  

    sprintf(buffer, "%x\n", faultAddr);  
    write(2, buffer, strlen(buffer));
}

问题是指令（bkpt）的故障地址错误，不符合ARM v7规范。这是程序运行后的控制台输出：

在 SIGBUS 处理程序中：
故障地址：86b0
在 SIGBUS 处理程序中：
故障地址：86c0
在 SIGBUS 处理程序中：
故障地址：86c0
在 SIGBUS 处理程序中：
故障地址：86c0
在 SIGBUS 处理程序中：
故障地址：86c0
在 SIGBUS 处理程序中：
故障地址：86b0
在 SIGBUS 处理程序中：
故障地址：86a8
在 SIGBUS 处理程序中：
故障地址：86f0

在 x86 架构上，此示例可以正常工作。在 ARM v7 架构上，此示例有一个奇怪的行为。

如果我在 ARM v7 上使用 GDB，他会用正确的地址捕获我的 BKPT 指令。

也许有人知道我做错了什么？

【问题讨论】：

标签： linux arm

【解决方案1】：

对于断点陷阱，si_addr 是精确（即发生故障时操作的实际地址）的假设不一定正确/可移植。

您确实需要检查保存的寄存器状态，即信号处理程序的第三个参数，可以转换为ucontext_t*。 CPU 之间的状态不可移植，因此通用接口只传递一个void *； GDB 检查它（以便info registers 工作）并从那里提取故障的程序计数器，这就是它能够将您指向断点指令的原因。

您在 ARM 上遇到的情况与您在 64 位 x86 上遇到的情况类似：

volatile char *ptr = (char*)0x1234567890abcdef;
char crashme = *ptr;

并且您希望si_addr 中的故障地址为0x1234567890abcdef。情况并非如此，因为这个地址在访问时会创建一个#GPF 而不是#PF 故障，并且前者不会在x86 上设置故障地址寄存器。如果您查看保存为ucontext_t/struct sigcontext（嵌入其中）的一部分的程序计数器，您会看到错误的指令地址，这将是准确的。

将您的信号处理程序更改为：

void SigBusHandler(
     int  signum,  
     siginfo_t  *pAct,  
     void  *context
    )
{
    struct sigcontext *ctx = &(((ucontext_t*)context)->uc_mcontext);
    uintptr_t fault_address = ctx->arm_pc;    /* that's what you'll see on ARM */
    ...
}

问题是，如前所述，找出 CPU 寄存器状态必然会为您提供依赖于 CPU 的代码。您必须进行一些调整/包装以保持便携性，例如：

#if defined(ARM)
#define GET_PC_FROM_CONTEXT(c) (((ucontext_t *)(c))->uc_mcontext.arm_pc)
#elsif defined(__i386__)
define GET_PC_FROM_CONTEXT(c) (((ucontext_t *)(c))->uc_mcontext.eip)
#elsif defined(__amd64__)
define GET_PC_FROM_CONTEXT(c) (((ucontext_t *)(c))->uc_mcontext.rip)
#endif

uintptr_t instr_address = GET_PC_FROM_CONTEXT(context);

希望有帮助！

【讨论】：