1を書いても0が読める!?隠れた重要命令INVLPG

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May 05, 20

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INVLPG invalidates an TLB entry. If you forget to issue INVLPG, you may encounter memory inconsistency.

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サイボウズ・ラボ株式会社で教育向けのOSやCPU、コンパイラなどの研究開発をしています。

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各ページのテキスト
1.

1を書いても0が読める!? 隠れた重要命令INVLPG ゆるバグ2 @uchan_nos 2020年5月6日

2.

先週のゆるバグでバグを発表した  自作OS「MikanOS」の一部のアプリが実機GPD MicroPCで動かない  調査を進めると  あるメモリ領域に1を書いたはずなのに読むと0  1を2回書くと1が読める  などの謎挙動が観測された

3.
[beta]
fprintfでgrepが死ぬ

extern "C" void main(int argc, char** argv) {
// コメントアウトすると死なない
//DumpMem(reinterpret_cast<uint64_t>(_impure_ptr) + offsetof(_reent, __sdidinit), 2);
//fprintf(stderr, "hoge¥n");
//DumpMem(reinterpret_cast<uint64_t>(_impure_ptr) + offsetof(_reent, __sdidinit), 2);
// "argv[" を表示した時点で死んでしまう
for (int i = 0; i < argc; ++i) {
fprintf(stderr, "argv[%d] = %s¥n", i, argv[i]);
}
fprintf(stderr, "----¥n");

4.

原因判明  MikanOSのアプリはまずROでマップされる  .text,.data,.bss  初めての書き込みでCoW  最終的に.textだけは各プロセスで共通になる RO 仮想ページ コピー RW  CoWしたときにINVLPGしてなかった 物理フレーム 物理フレーム

5.

INVLPG  TLBエントリを無効化(invalidate)する  TLB???

6.

TLB  1回のメモリアクセスをするために リニアアドレス→物理アドレス 変換が必要  毎回階層ページング構造を辿るのは高コスト  64ビットモードでは4レベル:PML4,PDP,PD,PT  メモリアクセスが5倍になってしまう…  変換結果をTLBにキャッシュして高速化! ページ番号 物理アドレス アクセス権 フラグ TLBエントリ

7.

INVLPGを忘れると…  INVLPGを忘れると, mov [mem], 1 ; CoW mov rax, [mem] ; rax == 0  メモリに1を書いても0が読める,  というような不整合が発生する RO mem: 0 RW mem: 0 仮想ページ 実機ではどっちも0のまま…