为什么是段错误而不是特权指令错误？答案

【问题标题】：Why a segfault instead of privilege instruction error?为什么是段错误而不是特权指令错误？
【发布时间】：2014-03-10 05:05:34
【问题描述】：

我试图在用户模式下执行特权指令rdmsr，我希望得到某种特权错误，但我得到了一个段错误。我检查了asm，我正在将0x186 加载到ecx，它应该是PERFEVTSEL0，基于manual，第1171 页。

段错误的原因是什么，如何修改下面的代码来修复它？

我想在破解内核模块之前解决这个问题，因为我不希望这个段错误炸毁我的内核。

更新：我正在运行 Intel(R) Xeon(R) CPU X3470。

#define _GNU_SOURCE

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <inttypes.h>

#include <sched.h>
#include <assert.h>

uint64_t
read_msr(int ecx)
{
    unsigned int a, d;
    __asm __volatile("rdmsr" : "=a"(a), "=d"(d) : "c"(ecx));
    return ((uint64_t)a) | (((uint64_t)d) << 32);
}

int main(int ac, char **av)
{
    uint64_t start, end;
    cpu_set_t cpuset;
    unsigned int c = 0x186;
    int i = 0;

    CPU_ZERO(&cpuset);
        CPU_SET(i, &cpuset);
        assert(sched_setaffinity(0, sizeof(cpuset), &cpuset) == 0);

    printf("%lu\n", read_msr(c));
    return 0;
}

【问题讨论】：

查看dmesg输出，我想你会看到traps，这表明你正在尝试从用户模式执行特权指令。
@rakib，dmesg 的输出：general protection ip:4005d0 sp:7fff6dea4070 error:0。我想这就是我需要知道的。我会接受这个答案，并单独提出后续问题。
真的需要在单独的问题中提出这个问题吗？你得到了你想要的。
我对此感到好奇，因为当我深入研究asm 时，我想更普遍地了解哪些事情会导致假segfaults。

标签： linux performance assembly x86

【解决方案1】：

我将尝试回答的问题：为什么上面的代码导致SIGSEGV而不是SIGILL，虽然代码没有内存错误，但是一个非法指令（从非特权用户调用的特权指令） ?

我希望得到一个 SIGILL 和 si_code ILL_PRVOPC 而不是段错误。你的问题目前是 3 岁，今天，我偶然发现了同样的行为。我也很失望:-(

段错误的原因是什么

原因似乎是Linux内核代码决定发送SIGSEGV。这是负责的功能： http://elixir.free-electrons.com/linux/v4.9/source/arch/x86/kernel/traps.c#L487 看看函数的最后一行。

在your follow up question 中，您有一个其他汇编指令列表，这些指令作为SIGSEGV 传播到用户空间，尽管它们实际上是一般保护错误。我找到了你的问题，因为我触发了 cli 的行为。

我该如何修改下面的代码来修复它？

从 Linux 内核 4.9 开始，我不知道有任何可靠的方法来区分内存错误（我希望是 SIGSEGV）和来自用户空间的特权指令错误.

可能有一种非常笨拙且不可移植的方式来区分这些案例。当特权指令导致SIGSEGV 时，siginfo_t si_code 被设置为未直接列在man 2 sigaction 的SIGSEGV 部分中的值。记录的值为SEGV_MAPERR、SEGV_ACCERR、SEGV_PKUERR，但我在我的系统上得到SI_KERNEL (0x80)。根据手册页，SI_KERNEL 是一个代码“可以放在任何信号的 si_code 中”。在 strace 中，您会看到 SIGSEGV {si_signo=SIGSEGV, si_code=SI_KERNEL, si_addr=0}。负责的内核代码是here。

也可以使用 grep dmesg 获取 this 字符串。

请永远不要使用这两种方法来区分生产系统上的 GPF 和内存错误。

针对您的代码的特定解决方案：只是不要从用户空间运行rdmsr。但是，如果您正在寻找一种通用方法来找出程序收到SIGSEGV 的原因，那么这个答案确实令人不满意。

【讨论】：