一种基于硬件辅助的虚拟化指令模拟错误检测方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于硬件辅助的虚拟化指令模拟错误检测方法及系统。本方法为：选择两台配置相同的主机，分别安装Qemu系统构建Qemu虚拟机、KVM系统构建KVM虚拟机；在Qemu虚拟机运行时，定时保存Qemu虚拟机运行快照；当Qemu发生异常时，将Qemu虚拟机和KVM虚拟机同时恢复到最近一次快照位置；以基本块为单位，在Qemu虚拟机和KVM虚拟机中同步执行程序，执行之前Qemu虚拟机创建快照，监测运行的指令基本块，并检测错误发生的位置；根据检测错误发生的位置确定出现错误的基本块，然后以Qemu虚拟机最近一次的基本块快照为起点，同时启动Qemu虚拟机和KVM虚拟机，检测错误发生的指令位置。位置。位置。

【技术实现步骤摘要】
一种基于硬件辅助的虚拟化指令模拟错误检测方法及系统


[0001]本专利技术属于计算机科学与
，具体涉及一种基于硬件辅助的虚拟化指令模拟错误检测方法及系统。本专利技术通过硬件辅助，同步实际指令块和单条指令，检测虚拟化硬件平台的指令模拟错误，快速定位错误出现的位置并上报错误原因，辅助人工修补虚拟化平台的模拟规则，实现正确的指令模拟，保证被虚拟化的程序正常运行。

技术介绍

[0002]基于虚拟化的动态分析，是二进制程序分析的重要技术手段之一，当前基于虚拟化的分析均基于硬件模拟器Qemu开展，Qemu使用动态译码机制，通过将被虚拟化CPU的指令，通过反汇编、中间语言解析、目标指令翻译等阶段，翻译为目标指令代码执行。由于CPU指令的复杂性和人工制定规则过程中不可避免的产生错误，Qemu存在大量指令模拟问题，导致程序运行出现异常、系统出现崩溃。传统的指令模拟错误检测主要通过人工排错或Fuzzing的方式实现，时间复杂度高，并且易产生误报，难以满足CPU复杂指令条件下的指令模拟错误检测需求。
[0003]当前的指令模拟错误检测技术，通常使用如下本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于硬件辅助的虚拟化指令模拟错误检测方法，其步骤包括：选择两台配置相同的主机，在第一主机上安装Qemu系统构建Qemu虚拟机，在第二主机上安装KVM系统构建KVM虚拟机；其中，Qemu系统、KVM系统中均安装相同的操作系统和软件；在Qemu虚拟机运行时，定时保存Qemu虚拟机运行快照；当Qemu虚拟机内部的程序发生异常时，根据保存的快照信息将Qemu虚拟机和KVM虚拟机同时恢复到最近一次快照位置；以基本块为单位，在Qemu虚拟机和KVM虚拟机中同步执行程序，每次基本块执行之前，Qemu虚拟机创建快照，监测运行的指令基本块，并检测错误发生的位置；根据检测错误发生的位置确定出现错误的基本块BasicBlock
Error
，然后以Qemu虚拟机最近一次的基本块快照为起点，同时启动Qemu虚拟机和KVM虚拟机，以指令为单位在Qemu虚拟机、KVM虚拟机同步运行，检测基本块BasicBlock
Error
中错误发生的指令位置。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述KVM虚拟机采用基于Intel CPU特权指令并对MSR寄存器进行修改，设定硬件CPU的EIP、CS的方式，使所述KVM虚拟机能够加载Qemu产生的镜像；对所述KVM虚拟机的状态恢复函数进行修改，通过读写VMCS寄存器，同时写入显存信息，使得KVM虚拟机能够基于Qemu的快照进行运行状态恢复。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述检测错误发生的位置的方法为：以最近一次保存的Qemu虚拟机快照为起点，Qemu虚拟机和KVM虚拟机同时加载启动，在每个基本块的开头抓取系统快照，并在基本块执行的开头和结尾，对比KVM虚拟机和Qemu虚拟机的CPU在基本块执行期间修改的寄存器和内存内容是否一致，如果不一致，则判定Qemu虚拟机的指令模拟存在错误并确定错误发生的位置。4.根据权利要求1或2或3所述的方法，其特征在于，Qemu虚拟机运行快照包括Qemu虚拟机的寄存器信息、中断信息、异常信息和内存状态信息。5.根据权利要求1或2或3所述的方法，其特征在于，所述当Qemu虚拟机内部的程序发生异常时，是指Qemu虚拟机运行的程序崩溃或系统蓝屏。6.根据权利要求1或2或3所述的方法，其特征在于，所述检测错误发生的指令位置的方法为：Qemu虚拟机和KVM虚拟机加载运行基本块BasicBlock<...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨轶，苏璞睿，黄桦烽，
申请(专利权)人：中国科学院软件研究所，
类型：发明
国别省市：