page fault: 주소 변환 실패가 항상 프로그램 오류는 아닙니다

이 코드는 어떤 문제를 푸나요?

CPU가 주소를 변환하지 못하면 커널이 그 접근의 이유를 판단합니다. 아직 물리 페이지를 붙이지 않은 정상적인 사용자 영역일 수도 있고 잘못된 주소일 수도 있습니다. arm64의 do_translation_fault는 먼저 사용자 주소 범위로 처리할 수 있는지 구분한 뒤 자세한 처리를 넘깁니다.

읽을 범위: v6.6 · arch/arm64/mm/fault.c · do_translation_fault 703–714행입니다. 아래에 이 범위의 원문과 각 줄의 설명을 실었습니다. 주제 전체의 흐름과 다른 경로는 기존 분석에서 함께 읽으실 수 있습니다.

먼저 알아둘 개념

FAR와 ESR

FAR은 예외가 보고한 주소, ESR은 접근 종류와 실패 이유 등을 담은 상태 값입니다. 어느 주소를 접근했는지와 왜 실패했는지를 함께 봐야 합니다.

태그가 있는 주소

arm64 주소에는 설정에 따라 태그 정보가 포함될 수 있습니다. 범위를 판정할 때 사용하는 주소와 원래 예외가 보고한 값이 구분될 수 있습니다.

translation fault

페이지 테이블 변환이 성립하지 않은 예외입니다. 유효한 매핑의 권한 위반과 같은 말은 아닙니다.

처음 읽을 때

아직 처음 접근하지 않은 사용자 메모리와 잘못된 커널 포인터가 모두 변환 실패를 일으킬 수 있다고 생각해 보세요. CPU의 같은 종류 알림을 소프트웨어가 문맥에 따라 다르게 처리합니다.

더 깊이 살펴볼 때

do_page_fault 내부의 VMA 조회, 접근 권한 판단과 handle_mm_fault 반환값을 이어서 읽으세요. 이 짧은 함수의 반환 0이 물리 페이지를 새로 만들었다는 뜻은 아닙니다.

그림으로 보는 변화

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1단계 고정

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1. CPU가 변환 실패 보고

FAR, ESR, 저장된 pt_regs

화살표는 예외 처리 분기 순서입니다. 메모리 데이터가 이동하는 방향이 아닙니다.

2. 주소 범위 확인

untagged_addr → is_ttbr0_addr

태그를 제외한 주소로 TTBR0 주소 범위인지 판정합니다.

3. 맞는 처리 경로로 전달

TTBR0 범위: do_page_fault / 그 외: do_bad_area

두 이름은 대안 경로입니다. 위에서 아래로 두 함수를 모두 호출하는 순서가 아닙니다.

do_translation_fault를 한 줄씩 읽기

줄 번호는 v6.6 원문 기준입니다. 주석·빈 줄을 포함한 함수 전체를 먼저 보고, 그 아래에서 각 줄을 설명합니다.

static int __kprobes do_translation_fault(unsigned long far,
					  unsigned long esr,
					  struct pt_regs *regs)
{
	unsigned long addr = untagged_addr(far);

	if (is_ttbr0_addr(addr))
		return do_page_fault(far, esr, regs);

	do_bad_area(far, esr, regs);
	return 0;
}

static int __kprobes do_translation_fault(unsigned long far,

					  unsigned long esr,

					  struct pt_regs *regs)

	unsigned long addr = untagged_addr(far);

	if (is_ttbr0_addr(addr))

		return do_page_fault(far, esr, regs);

	do_bad_area(far, esr, regs);

	return 0;

함께 생각해 볼 질문

출처와 읽은 범위

Linux stable v6.6 · arch/arm64/mm/fault.c

해당 버전 원본 파일 · 기존 코드 분석 · 설명 원고