Linux内核啥时候出发SIGBUS

在 Linux 系统中，SIGBUS 信号（总线错误）通常由内核在以下场景触发：

1. 内存映射文件被截断（Truncated Memory-Mapped File）

  • 当程序通过 mmap 将文件映射到内存后，如果文件被其他进程截断（例如 truncate 或 ftruncate），程序访问被截断部分对应的内存区域时，会触发 SIGBUS。
  • 示例：
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    int fd = open("file.txt", O_RDWR);
    void *addr = mmap(NULL, 4096, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0);
    // 另一个进程执行：truncate("file.txt", 2048);  // 截断文件
    // 访问 addr + 2048 之后的地址会触发 SIGBUS

2. 未对齐的内存访问（Unaligned Memory Access）

  • 在某些架构（如 ARM、SPARC、MIPS 等 RISC CPU）中，访问未对齐的内存地址（例如尝试从非 4 字节对齐的地址读取 int 类型数据）会触发 SIGBUS。
  • 注意：x86/x86_64 架构对未对齐访问更宽容（通常不会触发 SIGBUS，但可能有性能损失）。

3. 访问物理无效的内存区域

  • 尝试访问物理上不存在的地址（例如通过 /dev/mem 直接访问不存在的硬件寄存器地址）。
  • 内存映射的硬件设备被移除（如热插拔设备）。

4. 内存页错误（Page Fault）的特殊情况

  • 当内核无法处理某个内存页错误时（例如访问的页在交换空间但已被释放），可能触发 SIGBUS 而非 SIGSEGV。

5. 用户态访问内核保留内存

  • 尝试通过 mmap 或其他方式访问内核保留的内存区域（如 vmalloc 区域），可能触发 SIGBUS。

6. 硬件错误（罕见）

  • 内存硬件故障（如 ECC 校验错误）可能通过 SIGBUS 通知用户态进程。

如何调试 SIGBUS？

  1. **使用 gdb**：捕获信号并检查程序崩溃时的上下文。
  2. 检查内存操作：确保所有指针操作、内存对齐符合架构要求。
  3. 验证文件映射：确保 mmap 映射的文件未被意外修改。

与 SIGSEGV 的区别

  • SIGSEGV（段错误）：访问逻辑上无效的地址（如野指针、已释放内存）。
  • SIGBUS：访问物理上无效的地址或违反硬件对齐规则。

理解具体场景需要结合代码、架构和系统行为分析。

Linux ACPI支持多段地址的配置示例

在 Linux 系统中，ACPI（Advanced Configuration and Power Interface）通过 DSDT（Differentiated System Description Table）或 SSDT（Secondary System Description Table）描述硬件资源。当设备需要配置多个地址段（如多个内存区域或 I/O 端口范围）时，可以通过 ACPI 表中的 ResourceTemplate 定义多段地址。以下是一个示例和详细说明：

示例：ACPI 表中定义多段地址

假设某个硬件设备需要配置 两段内存地址 和 一段 I/O 端口范围，在 ACPI 表中可以按如下方式描述：

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Device (DEV0) {
    Name (_HID, "XYZ12345")  // 设备硬件 ID
    Method (_CRS, 0x0, NotSerialized) {  // 返回当前资源设置
        Name (RBUF, ResourceTemplate() {
            // 第一段内存：32 位固定地址（不可缓存）
            Memory32Fixed (ReadWrite, 0xFE000000, 0x1000)  // 地址 0xFE000000，长度 0x1000
            // 第二段内存：64 位动态地址（可预取）
            QWordMemory (
                ResourceConsumer,    // 资源用途
                ReadWrite,           // 读写权限
                MinNotFixed,        // 最小地址不固定
                MaxNotFixed,        // 最大地址不固定
                Cacheable,         // 可缓存
                Prefetchable,      // 可预取
                0x0000000000000000, // 最小地址
                0xFFFFFFFFFFFFFFFF, // 最大地址
                0x00000000A0000000, // 地址对齐（4KB）
                0x0000000000002000, // 地址长度（8KB）
                ,, , AddressRangeMemory, 
            )
            // I/O 端口范围
            IO (
                Decode16,           // 16 位解码
                0x1000,            // 起始端口
                0x1000,            // 结束端口
                0x01,              // 端口对齐（1字节）
                0x10               // 端口长度（16字节）
            )
        })
        Return (RBUF)
    }
}

关键资源描述符说明

  1. **Memory32Fixed**：

    • 描述 32 位固定地址 的内存区域。
    • 参数：(权限, 基地址, 长度)。
    • 示例：Memory32Fixed (ReadWrite, 0xFE000000, 0x1000)。

  2. **QWordMemory**：

    • 描述 64 位动态地址 的内存区域，支持可缓存、可预取等属性。
    • 参数：(资源用途, 权限, 地址范围限制, 对齐, 长度, 类型)。
    • 示例中指定了长度为 0x2000（8KB），地址对齐为 0xA0000000（4KB）。

  3. **IO**：

    • 描述 I/O 端口范围。
    • 参数：(解码方式, 起始端口, 结束端口, 对齐, 长度)。
    • 示例：16 位端口范围 0x1000-0x100F。

Linux 驱动中解析多段地址

在 Linux 设备驱动中，可以通过 ACPI API 解析这些资源：

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#include <linux/acpi.h>

static int my_driver_probe(struct platform_device *pdev) {
    struct resource *res;
    int i;

    // 遍历所有资源
    for (i = 0; i < pdev->num_resources; i++) {
        res = &pdev->resource[i];

        if (resource_type(res) == IORESOURCE_MEM) {
            // 处理内存资源
            dev_info(&pdev->dev, "Memory region: start=0x%llx, len=0x%llx\n",
                     res->start, resource_size(res));
        } else if (resource_type(res) == IORESOURCE_IO) {
            // 处理 I/O 资源
            dev_info(&pdev->dev, "I/O ports: start=0x%llx, len=0x%llx\n",
                     res->start, resource_size(res));
        }
    }
    return 0;
}

static const struct acpi_device_id my_driver_acpi_match[] = {
    { "XYZ12345", 0 },  // 匹配 ACPI 设备 ID
    { }
};
MODULE_DEVICE_TABLE(acpi, my_driver_acpi_match);

static struct platform_driver my_driver = {
    .driver = {
        .name = "my_driver",
        .acpi_match_table = my_driver_acpi_match,
    },
    .probe = my_driver_probe,
};
module_platform_driver(my_driver);

注意事项

  1. 地址对齐：

    • 内存地址需要按硬件要求对齐（如 4KB 对齐）。
    • ACPI 中的 Memory32Fixed 和 QWordMemory 需指定正确的 Alignment。

  2. 资源冲突：

    • 确保地址段不与其他设备冲突，可通过 cat /proc/iomem 和 cat /proc/ioports 检查。

  3. 64 位支持：

    • 使用 QWordMemory 描述 64 位地址时，需确保内核和硬件支持。

  4. ACPI 表编译：

    • 修改 DSDT/SSDT 后需用 iasl 工具编译为 AML 文件，并通过引导加载程序（如 GRUB）加载。

通过上述示例，可以在 ACPI 中定义多段地址并在 Linux 驱动中正确解析它们。实际应用中需结合硬件手册调整地址范围和属性。