如何在aarch64中设置硬件断点？

Question

我有兴趣在arm64（aarch64）中生成断点异常，使用LiteOS作为工作操作系统。为了不不清楚，每当处理器元素尝试从特定地址执行指令时，就会生成断点异常（这不应与“断点指令异常”混淆，即指令

bkpt

或

int

，如 中所示）这个问题）。

AARCH64手册的断点异常部分处理了我想要实现的目标（以及这个问题，但它没有解决我的问题）。

在解释我的问题之前，让我说我验证了我的CPU支持硬件断点：寄存器

ID_AA64DFR0_EL1

（手册

这里）的位[15:12]是0b1010

 = 5-1 = 

4

断点支持.

在我的用户空间中，我有一个简单的功能：

void justAFunction()
{
    printf("justAFunction has been called, did you block?\n");
}

在调用该函数之前，用户态进程“设置断点”：

[...]
setBreakpoint((void *)justAFunction); /* this is a system call to the kernel */
[...]
justAFunction();
[...]

setBreakpoint

是一个系统调用，我实现的内核代码如下（如kvm代码，我在这方面找到的唯一参考，

这里）：

void setBreakpoint(void *addr)
{   
    AARCH64_SYSREG_WRITE(DBGBVR0_EL1, addr);
    AARCH64_SYSREG_WRITE(DBGBCR0_EL1, (AARCH64_SYSREG_READ(DBGBCR0_EL1) | DBGBCR_E | DBGBCR_LEN8 | DBGBCR_EXEC | DBGBCR_EL1));
    isb();

    asm volatile("msr daifclr, #8");

    AARCH64_SYSREG_WRITE(mdscr_el1, (AARCH64_SYSREG_READ(mdscr_el1) | MDSCR_KDE | MDSCR_MDE));
    isb();
}

DBGBCR0_EL1

和

DBGBVR0_EL1

的说明：

这里。

具体：

#define DBGBCR_LEN8 (0xff << 5)
#define DBGBCR_EXEC (0x0 << 3)
#define DBGBCR_EL1  (0x1 << 1)
#define DBGBCR_E    (0x1 << 0)
#define MDSCR_KDE   (1 << 13)
#define MDSCR_MDE   (1 << 15)

尝试将

addr

（即

justAFunction

虚拟地址）写入

DBGBVR0_EL1

后，我尝试重新读取相同的寄存器，内容是正确的。

我期望的是一旦用户态进程尝试执行

bkpt

，就会引发调试异常（在我的内核中启用，因为我能够引发像

justAFunction

这样的断点指令或单步执行我的应用程序）。

不幸的是，什么也没发生。

justAFunction

被执行并且异常向量没有被触发（我已经用gdb验证过）。

我的感觉是我错过了一些东西，但我找不到什么。

Answer 1

您希望断点命中 EL0，但您将其配置为 EL1。放下

DBGBCR_EL1

 旗帜。

此外，您可能不想读取

DBGBCR0_EL1

 的当前内容，而是完全覆盖它们。

替换这个：

AARCH64_SYSREG_WRITE(DBGBCR0_EL1, (AARCH64_SYSREG_READ(DBGBCR0_EL1) | DBGBCR_E | DBGBCR_LEN8 | DBGBCR_EXEC | DBGBCR_EL1)); 这样：

AARCH64_SYSREG_WRITE(DBGBCR0_EL1, (DBGBCR_E | DBGBCR_LEN8 | DBGBCR_EXEC));

Answer 2

您需要根据您的问题将 PMC（特权模式控制）位 [2:1] 设置为

0b10

 而不是 

0b01

（而不是 

0b00

，因为这些位符合 Siguza 的建议）。

因此，再加一个定义，

#define DBGBCR_EL0 (0x2 << 1) 对控制寄存器的正确写入是

AARCH64_SYSREG_WRITE(DBGBCR0_EL1, (DBGBCR_E | DBGBCR_LEN8 | DBGBCR_EL0)); 注意，我放弃了

DBGBCR_EXEC

，因为它是 0。

在

架构参考手册中，它指出HMC、SSCE、SSC和PMC位都需要一起考虑，但我认为对于这种情况，我们可以在其他字段中保留零。

HMC | SSCE | SSC | PMC || EL3 | EL2 | EL1 | EL0
-----------------------------------------------
  0 |    0 |  00 |  01 ||  -  |  -  |  Y  |  -
  0 |    0 |  00 |  10 ||  -  |  -  |  -  |  Y
  0 |    0 |  00 |  11 ||  -  |  -  |  Y  |  Y
...

完整表格请参见

D2.8.4 断点生成断点异常的执行条件。