Инструкторы курсов «Введение в программирование» знают, что студенты находят любые причины для ошибок своих программ. Процедура сортировки отбраковала половину данных? «Это может быть вирус в Windows!» Двоичный поиск ни разу не сработал? «Компилятор Java сегодня странно себя ведёт!» Опытные программисты очень хорошо знают, что баг обычно в их собственном коде, иногда в сторонних библиотеках, очень редко в системных библиотеках, крайне редко в компиляторе и никогда — в процессоре. Я тоже так думал до недавнего времени. Пока не столкнулся с багом в процессорах Intel Skylake, когда занимался отладкой таинственных сбоев OCaml.
Первое проявление
В конце апреля 2016 года вскоре после выпуска OCaml 4.03.0 один Очень Серьёзный Индустриальный Пользователь OCaml (ОСИП) обратился ко мне в частном порядке с плохими новостями: одно из нших приложений, написанное на OCaml и скомпилированное в OCaml 4.03.0, падало случайным образом. Не при каждом запуске, но иногда вылетал segfault, в разных местах кода. Более того, сбои наблюдались только на их самых новых компьютерах, которые работали на процессорах Intel Skylake (Skylake — это кодовое название последнего на тот момент поколения процессоров Intel. Сейчас последним поколением является Kaby Lake).
За последние 25 лет мне сообщали о многих багах OCaml, но это сообщение вызывало особенное беспокойство. Почему только процессоры Skylake? В конце концов, я даже не мог воспроизвести сбои в бинарниках ОСИПа на компьютерах в моей компании Inria, потому что все они работали на более старых процессорах Intel. Почему сбои не воспроизводятся? Однопоточное приложение ОСИПа делает сетевые и дисковые операции I/O, так что его выполнение должно быть строго детерминировано, и любой баг, который вызвал segfault, должен проявлять себя при каждом запуске в том же месте кода.
Читать полностью »
