一种改进QEMU精确异常处理机制的研究

摘要

QEMU是一款非常流行的使用动态二进制翻译技术并支持多源多目标翻译的二进制翻译器。但是QEMU在支持精确异常方面仍存在不足，具体表现在当异常发生时，无法完全恢复到异常发生前CPU的正确状态，无法定位异常指令的具体位置。 针对QEMU支持精确异常不足的缺点，异常处理系统给出了一种对异常进行处理的机制，异常处理系统将异常分为可预测性异常和不可预测性异常，可预测性异常是指在异常未发生前就能定位异常位置的一类异常，不可预测性异常是指在异常未发生前无法确定异常位置，只有到异常发生时才能确定异常位置的一类异常，因此使用设置异常点法对可预测性异常进行处理，使用计算异常点法对不可预测性异常进行处理。当异常发生时异常处理系统实现对QEMU用户模式下异常指令准确定位。 异常处理系统集成QEMU远程调试功能，能够在与GDB调试器链接时，响应GDB命令请求，并能够在调试过程中监控CPU状态。当用户在执行过程中出现异常时，以网页方式显示异常处CPU状态，具有与用户交互强，操作简单的特点，因此具备很好的实用价值。 实验表明：异常处理系统能够对QEMU用户模式下异常指令实现准确定位。同时与GDB(GNU Debugger)相比，异常处理系统能够定位边界溢出指令位置而GDB无法定位该类异常。另一方面当异常发生时异常处理系统能给出异常的具体原因，而GDB仅能提供除法异常原因。最后异常处理系统能够给出异常点之前通用寄存器状态和标志位寄存器状态，而GDB则必须通过多次设置程序断点方式才能得到此类信息。因此在发生异常情况下，异常处理系统提供了比GDB更全面的信息，而这些信息有助于程序员提高调试程序的效率。