syscall GP Fault 排查报告

现象

在 QEMU 中执行 touch /hello2.txt 时触发 General Protection Fault：

==== EXCEPTION: #GP (vector 13) ====
  RIP   = 0xFFFFFFFF81005D97   CS  = 0x0010
  RFLAGS= 0x0000000000010002
  ERROR CODE = 0x0000000000000000
========================================

定位过程

1. 确定崩溃函数

通过 nm 反查崩溃地址：

ffffffff81005d20 T Ext2::create(uint32_t, char const*, uint32_t)
ffffffff81005e90 T Ext2DirOps::create(Inode*, char const*, uint32_t)

RIP=0x5D97 落在 Ext2::create() 内部。

2. 反汇编定位崩溃指令

ffffffff81005d7d:  lea    0x80(%rsp),%rdx    ; new_disk 栈变量地址
ffffffff81005d8e:  mov    %rdx,%rax
ffffffff81005d97:  movaps %xmm0,(%rax)       ; ← GP fault 在这里

movaps 要求 16 字节对齐。RAX = RSP + 0x80 = 0x...D78，0x78 % 16 = 8，未对齐。

3. 根因分析

崩溃根因是 syscall 入口未保证 16 字节栈对齐。

调用链：syscall_entry (asm) → syscall_dispatch (C) → ... → Ext2::create (C)

syscall_entry 中 push 了 12 个寄存器构建 trap frame（96 字节），再 push 第 7 个 C 参数（8 字节），共 13 次 push = 104 字节。104 % 16 = 8，导致 call syscall_dispatch 前 RSP 不是 16 的倍数。

SysV AMD64 ABI 要求：call 指令前 RSP 必须是 16 字节对齐的。由于差了 8 字节，后续所有函数的栈布局都偏移了 8 字节。当编译器生成 SSE movaps（要求 16 字节对齐）来零初始化栈上的 Ext2Inode 结构体时，触发 GP fault。

4. 为什么之前的 syscall 没有崩溃

此前已注册的 syscall（sys_read、sys_write、sys_open 等）在执行路径上恰好没有触发 SSE 对齐指令。sys_creat 是第一个深入调用 ext2 复杂逻辑的 syscall，其中 Ext2::create() 用循环清零 Ext2Inode（编译器优化为 movaps），才首次暴露了这个问题。

修复

在 kernel/arch/x86_64/syscall.S 中，push 第 7 个参数前加 subq $8, %rsp 对齐栈：

    movq 72(%rsp), %rax                # load a6
    subq $8, %rsp                      # ← 新增：16 字节对齐
    pushq %rax                         # push 7th arg

    movq 40(%rsp), %rdi                # offsets +8 (now +16 due to padding)
    ...
    call syscall_dispatch
    addq $16, %rsp                     # remove arg + padding (was $8)

修复后所有偏移量从 +8 调整为 +16（多了一层 padding），清理时 addq 从 $8 改为 $16。

教训

1. syscall/中断入口的栈对齐是硬性要求：x86_64 SysV ABI 假定 call 前 RSP 是 16 的倍数。任何手写汇编入口（syscall、interrupt handler）都必须维护这个不变量，否则所有使用 SSE 指令的编译代码都可能随机崩溃。

2. 对齐 bug 有隐蔽性：bug 不在崩溃函数中，而在调用链最顶层的汇编入口中。简单的 syscall（浅调用栈）不会触发，只有深入调用且碰上 SSE 指令时才暴露。

3. 排查方法：GP fault + error_code=0 → 先看是否为对齐问题；反汇编确认 movaps/movdqa 等对齐指令；回溯栈布局计算 RSP 对齐状态。