如何模拟ARM未对齐内存访问异常？

Question

如何模拟ARM未对齐内存访问异常？

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我正在编写一个跨平台应用程序，可以在x86机器上运行，但在实际的ARM硬件（Raspberypi 2）上崩溃并显示“总线错误”...

[ 4105.019037] Alignment trap: not handling instruction edd37a00 at [<00014218>]
[ 4105.019059] Unhandled fault: alignment exception (0x001) at 0x0002814e
[ 4105.028227] pgd = b736c000
[ 4105.033347] [0002814e] *pgd=3708d835, *pte=335d075f, *ppte=335d0c7f

...但在Qemu中运行时没有任何问题。

我运行以下命令，在在Qemu下运行的内核中启用SIGBUS信号和通知，但似乎没有任何效果：

echo 5 > /proc/cpu/alignment[2]

如何在Qemu（或其他免费模拟器）中模拟这些错误？我想能够在连续集成环境中运行我的自动化测试，该环境运行在无法使用实际硬件的x86机器上。或者我可以租用ARM服务器，但我想避免这种情况。

后来编辑以进一步澄清：导致真实硬件出现此问题的指令也在仿真器中执行，在其中似乎可以正常工作而不触发任何异常。

- Gavriil Pascalau

代码是否可能执行垃圾代码？这通常会导致对齐陷阱。因此，QEMU可能很好，但您可能存在时间和/或其他问题，这会导致随机代码在PI上执行。只需编写一个测试用例，查看QEMU如何处理实际的非对齐访问即可。它应该至少记录该事件。 - artless noise

@artlessnoise 相同的代码在真实硬件和模拟的Qemu系统上都被执行。相同的指令在实际硬件上引起异常，但在Qemu中似乎没有任何问题。 - Gavriil Pascalau

@old_timer 我知道Qemu是开源的，因为我也从源代码构建了最新版本（以防旧版本不支持对齐陷阱）。我希望在我深入研究代码之前，有人已经有了解决方案。 - Gavriil Pascalau

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相关内容，请参见在x86_64 Linux上禁用不对齐的数据修复。我还想看一些跨平台代码中的痛点。到目前为止，我找到的最好的是未定义行为检测器（UBsan）。您可以使用-fsanitize=undefined来启用它。 - jww

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“…我可以租用ARM服务器，但我想避免这种情况…” - 这是一个自由或开源项目吗？如果是的话，您就有资格获得GCC编译农场账户。它具有x86、ARM、PPC和MIPS机器进行测试。您还可以获得OpenCSW构建农场账户。OpenCSW提供Sparc机器，它们也对齐方式敏感。 - jww

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1个回答

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可以查看英文原文，
原文链接

- Peter Maydell · Accepted Answer

QEMU目前不支持模拟ARM客户机代码的非对齐访问陷阱。这反映了其传统主要目的是“尽快运行正确的客户机代码”，因为放置对齐陷阱会减慢正确的客户机代码，并且仅在旧版Arm核心上运行有错误的客户机代码时才会产生影响（自ARMv7及以上硬件版本起，能够正确处理非对齐访问）。

尽管如此，我们现在在通用代码中具有更好的支持，可以发出相对高效的对齐检查；我们只是还没有费心将其连接到Arm代码生成器。如果有人想编写QEMU补丁以添加该支持，我们将接受它们。（大致上，在生成客户机加载和存储时，当客户机CPU处于需要非对齐访问陷阱的状态时，target/arm/translate.c中的代码需要将MO_ALIGN添加到memop标志中；这可能因不同架构版本和不同类型的加载和存储insn而异。）