X86 Linux 下 SIGBUS 总结

Posted 2021-12-21 catch

SIGBUS 在 x86 Linux 上并不多见，但一旦出现，其调用堆栈常常让人摸不着头脑，加之信号问题各平台系统间差异较大，更让人难以理清，这里稍微总结一下 x86 Linux 上大概有哪些情形会触发 BUS ERROR.

文件映射访问异常

这是 SIGBUS 在用户态最为常见的场景，也最容易触发，通常来说根本原因都是进程 mmap 了一个文件后，另外的进程把这个文件截断了，导致 mmap 出来的某些内存页超出文件的实际大小，访问那些超出的内存页就会触发 SIGBUS，具体来说有以下几种场景：
1、进程 mmap 一个文件后，其它进程 truncate 该文件到更小。
2、动态库更新，直接 cp 覆盖。
3、可执行文件更新，直接 cp 覆盖。

系统读取磁盘文件通常是按页映射到内存，出于效率考虑常常使用 copy on write 机制，所以文件映射之后，如果对应的文件 page 不存在了(truncated），也不见得会马上出问题，只有到访问时才会出错，因此有一定滞后期。

访问不对齐的内存

X86 平台上访问不对齐的内存时，默认不会有问题，但用户可以手动设置 EFLAGS 把 CPU 设置为不允许非对齐的内存访问，此时如果出现不对齐的内存访问，SIGBUS 就会抛出，具体例子参看【3】。

Stack fault exception

这种场景非常罕见，通常是 OS 或者内存硬件问题，从 intel 的开发者文件来看，这种异常属于 trap，并不是我们用户态常说的 exception，这种异常有三种起因【4】：
1、canonical address violation.
Canonical address 指的是 64 位模式下，地址的高 48 ~ 64 不是全部是 0 或 1 的地址。
如果通过栈指针 rbp 或 rsp 访问了非 canonical address 内核就会发 stack fault trap，示例代码如下：

需要注意的是只有栈指针操作才会 SIGBUS，非栈指针引发的这类异常，只会抛 SIGSEG。
2、栈指针操作引用了超出栈大小的地址。
这类操作我还没法重现，只是文档说了可以触发。
3、栈操作引用了不存在的 stack segment。
这类操作通常是内核或编译器的 bug。

综上可知，stack fault 必然是与 rsp/rbp 这样的栈指针操作相关，通常用户态不大可能触发，如果不是 mmap 相关的异常，大多可能是内核或硬件问题（这里有些绝对），这类异常通常会导致内核在 /var/log/messages 下输出如下一条消息：

引用

[1] https://stackoverflow.com/questions/2089167/debugging-sigbus-on-x86-linux
[2] http://orchistro.tistory.com/206
[3] https://sourceware.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=11357
[4] https://software.intel.com/sites/default/files/managed/39/c5/325462-sdm-vol-1-2abcd-3abcd.pdf