[hellogcc] Re: [投稿] QEMU Internal - Precise Exception Handling 2/5
- From: 陳韋任 <chenwj@xxxxxxxxxxxxxx>
- To: hellogcc@xxxxxxxxxxxxx
- Date: Fri, 9 Mar 2012 19:58:35 +0800
> 可以得知，我們在呼叫 __stb_mmu 的時候發生例外。__{ld,st}{b,w,l,q}_{cmmu,mmu} 是用來存取
> guest 內存的 helper function。它們首先會查找 TLB (env1->tlb_table) 試圖取得
> guest virtual address 相對映的 host virtual address。如果 TLB 命中，可直接利用
> 該 host virtual address 存取 guest 內存內容。如果 TLB 不命中，則會呼叫 tlb_fill
> (target-i386/op_helper.c)。tlb_fill 會呼叫 cpu_x86_handle_mmu_fault 查找客戶頁表。
> 如果命中，代表該 guest virtual address 所在的頁已存在，tlb_fill 會將該頁項目
> 填入 TLB 以便後續查找。如果不命中，代表發生頁缺失，QEMU 會回復 guest CPUState，
> 並拉起 guest exception index (env->exception_index) 通知 guest 頁缺失發生。最後
> 交由 guest 頁缺失 handler 將該頁載入。
>
我先給出一個 precise exception handling 的大致流程，之後再透過閱讀代碼有更深的
體會。底下給出關鍵的資料結構 TranslationBlock，它負責掌管 guest binary 和 host
binary 的關係，其中 pc 代表此 basic block 起始的 guest pc，tc_ptr 指向翻譯好的
host binary 在 code cache 中的位址。
code cache
guest binary TranslationBlock (host
binary)
0x0000e4c0: sub $0x4,%esp <-- pc (2)
0x0000e4c3: mov 0x8(%esp),%eax
0x0000e4c7: mov %al,(%esp) tc_ptr --> 0x40bbeff0:
mov 0x10(%r14),%ebp
0x0000e4ca: movzbl (%esp),%eax 0x40bbeff4:
sub $0x4,%ebp
0x0000e4ce: mov 0xc(%esp),%edx
0x0000e4d2: mov %al,%fs:(%edx) ... 略
...
0x0000e4d5: add $0x4,%esp
0x0000e4d8: ret 0x4011813b:
callq 0x54d38a
(3) offset --> 0x40118140: mov
0x10(%r14),%ebp (1)
... 略
...
當 QEMU 發現例外是發生在 code cache 裡，這代表需要處理 precise exception。首先，
QEMU 會透過 host pc (0x4011813f) 查出相對應的 TranslationBlock - (1)。接下來，
QEMU 會回復 guest CPUState。主要概念是這樣，透過之前查找到的 TranslationBlock
的 pc，我們從該 pc 所指的 guest binary 重新再翻譯一次，同時產生額外的資訊以便回
復 guest CPUState - (2)。那要如何得知我們已經翻譯到發生 exception 的 guest
binary? 這裡的重點在於，我們將產生的 host binary 寫在 tc_ptr 所指位址，也就是
把原來的 host binary 覆寫掉。另外，QEMU 會先記錄一個 offset，它是發生例外的
host pc 與原本 tb_ptr 之間的距離。我們會觀察 offset 是否落在原本 tc_ptr 和目前
tc_ptr 之間，如果是的話，這代表我們已經翻譯到發生 exception 的 guest binary。
我們便可以回復 guest CPUState - (3)。
接下來各小節的主題分別是:
* Precise Exception Handling 3/5 - (1)
* Precise Exception Handling 4/5 - (2) (3)
* Precise Exception Handling 5/5 - 驗證我們對 QEMU 的理解。
> 接下來，我們來看代碼。;)
--
Wei-Ren Chen (陳韋任)
Computer Systems Lab, Institute of Information Science,
Academia Sinica, Taiwan (R.O.C.)
Tel:886-2-2788-3799 #1667
Homepage: http://people.cs.nctu.edu.tw/~chenwj
Other related posts:
