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原文:https://os.phil-opp.com/red-zone/

原作者:@phil-opp

译者:洛佳 华中科技大学

使用Rust编写操作系统(附录二):禁用红区

红区(redzone)是System V ABI提供的一种优化的产物,它允许函数无需调整栈指针(stack pointer),便能临时使用其栈帧(stack frame)下方的128个字节:

这张图片展示了一个有n局部变量(local variable)的函数的栈帧。在进入函数时,栈指针将被调节到合适的位置,以便为返回地址(return address)和局部变量提供内存空间。

红区被定义为调整过的栈指针下方128个字节的区域——函数将会使用这个区域,来存放一些无需跨越函数调用的临时数据。因此,在一些情况下,比如在小的叶函数(leaf function)[1]中,我们可以优化掉调整栈指针所需的两条指令。

然而,当异常(exception)或硬件中断(hardware interrupt)发生时,这种优化却可能产生严重的问题。为了理解这一点,我们假设,当某个函数正在使用红区时,发生了一个异常:

当异常发生时,CPU和异常处理器(exception handler)会向下覆写(overwrite)红区内的数据;这些曾经存在但被覆写的红区数据,却可能仍然将被被中断的函数使用。这之后,当我们从异常处理器中返回时,这个函数不再像它的定义一样正常工作。这个特性可能会产生许多奇怪而隐蔽的bug,甚至需要几周时间才能找到它的成因。

为了避免这样的bug发生,我们编写异常处理器时,常常从一开始便禁用红区。因此,要实现这一点,我们可以在编译目标的配置文件(configuration file)中,添加一行"disable-redzone": true

译者注:红区的产生可能有一定的历史缘由,调整或禁用它的作用还有待发掘,文章如有不当或疏漏敬请谅解,建议阅读维基百科和其它资料上对红区的解释


[1] 叶函数(leaf function)指的是不调用其它函数的函数;可以理解为,是函数调用图的叶子节点。特别地,尾递归函数(tail recursive function)的尾部可以看作是叶函数。