问题描述

问题来源于我在实现 lab5 的 cat 指令时，实现的 fs_read 方法使用 memcpy 从 TMPFS_READ_BUF_VADDR 复制数据。问题的主要原因是 GCC 会对 memcpy 函数进行优化，使用 SIMD 指令来以 16 字节为单位复制（如图）。但其使用的 Q0 寄存器似乎在中断处理时没有被备份至 PCB，因此若产生缺页中断则 Q0 的值会发生改变，导致程序行为出现错误。在本例中就是第一次运行 cat tar/cat_test.txt （此时正好是映射 pmo 后第一次读取 TMPFS_READ_BUF_VADDR）会缺少前 16 字节打印 s is a test file.，后面几次都是正常的。

触发条件

memcpy 传入的 len > 16
src & 0xf == 0 （如果未对齐则会先使用 w* 寄存器）
对 src ... src+16 的读取触发中断（如缺页或系统调度）

复现

编译用的 docker 镜像 ipads/chcore_builder hash 为 d5e5d58e

$ qemu-system-aarch64 --version
QEMU emulator version 6.2.0
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由于 qemu 新版变动，因此在 Makefile 里将平台更改为 raspi3b。

过程可以看这里，可以看到 $q0 被清零了：https://asciinema.org/a/Hjl4cNFwIZB5SvW5deApBou4d

其中所用的 init_test.bin。为了便于调试，在故障发生处使用的函数为 memcpy2，内容一致。

Workaround

暂时屏蔽 GCC 的编译优化即可

#pragma GCC push_options
#pragma GCC optimize("O0")
void memcpy(void *dst, const void *src, u64 len) {
	// ...
}
#pragma GCC pop_options

正式修复可能需要考虑在 PCB 中备份更多寄存器。不知道分析的是否正确，还望指正！

~~吐槽：研究了一晚上，没想到是 GCC 的问题，呜呜，可恶的 GCC~~