关于vmp壳的堆栈原理问题

Question

一个程序要vm的代码里有几句push pop指令，那vmp虚拟机在遇到这种指令要怎么处理。毕竟vmp自己也是基于堆栈的虚拟机。它会把这些与堆栈操作有关的指令是在真实的堆栈上处理，还是在vmp的虚拟堆栈里处理？

Answer 1

这种需要和宿主打交道的vm，其操作最终会反应到真实机器的寄存器和内存(也就是你这里说的真实的栈，即操作esp和其指向的内容)。

举个例子，伪代码

typedef struct vcpu {
    uint32_t eax;
    uint32_t ebx;
    uint32_t ecx;
    // ....
    uint32_t esp;
} vcpu;

void foo() {
  printf("entry_vm\n");
  entry_vm();
  do_vmcode(vpush, value, 0);
  do_vmcode(vadd, eax, ebx);
  exit_vm();
  // 注意 vpush之后这里栈没平衡
  printf("exit_vm\n"); 
}

这里的 entry_vm 和 exit_vm 一般采用汇编构造，在 entry_vm 阶段保存当前寄存器信息到vcpu结构，exit_vm() 反之。
do_vmcode 会对 vcpu 结构进行操作。

do_vmcode(vpush, value) 操作对应 vcpu->esp-=4; *(int*)(vcpu->esp) = value;
do_vmcode(vadd, eax, ebx) 操作对应 vcpu->eax += vcpu->ebx;

通过以上方式就可以简单将原始汇编二进制转为等价的 vmcode (通常是更为简洁的自定义指令集)，这里为了简单用了一一对应的指令关系。

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一般流程是 entry_vm 保存寄存器信息后，会进入一个环境初始化部分(负责异常处理等)，然后开始一个循环，读取 vcpu->eip 指向的 vmcode，然后调用 do_vmcode 完成上述解析执行操作，直到退出vm，调用 exit_vm（反应寄存器信息回真实机器），在 do_vmcode 中操作的内存即是真实内存，故内存操作在vm内部已经被反应（也可以像 qemu 那样搞个 vmmu，可以，但没必要）。

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实际上这种vm最难的地方在于重定位，异常等处理上面，希望有天你能分析分析，写篇报告。