段描述符浅谈

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描述符表中存放的是段描述符，如下图所示

图1-1 段描述符通用格式

段描述符基本属性

段描述符是GDT和LDT中的一个数据结构项，用于向处理器提供有关一个段的位置大小访问控制的信息状态信息，每个段描述符的长度是8个字节，含有3个主要字段

• 段基地址
• 段限长
• 段属性

基地址字段Base

描述了一个短的起始位置，由三个部分组成一共32位，段基地址可以是0~4GB范围内的任意地址(这同实模式不同，实模式下段基地址要求16字节对齐)，但是为了让程序具有最佳性能，还是建议16字节对齐。

粒度G位

为0，Limit单位是字节。为1，Limit单位是4KB。

B/D位 (数据段时是B，代码段时是D)

• 为B时
  • 为0，内存寻址是16位，堆栈使用SP，段的最大大小是64KB。
  • 为1，内存寻址是32位，堆栈使用ESP，段的最大大小是4GB。
• 为D时
  • 为0，默认值是16位的地址和16位或者8为操作数。
  • 为1，默认值是32位的地址和32位或者8为操作数。

    L位（21）

    是64位代码段标志，保留给64位处理器使用，目前在分析32位时置零即可

    AVL

    是软件可以使用的位，通常由操作系统使用，处理器不使用它

    段限长Limit

    处理器会把段描述符中两个段限长字段组合成一个20位的值，并根据颗粒度标志G来知道段限长Limit值的实际含义。

    描述符有效位P位

    为1则段描述符有效，为0则段描述符无效

    DPL

    存在于段描述符中，描述了访问本地内存需要的权限。

    S与TYPE

    应用程序有数据段和代码段，cpu还有系统段和门描述符，用来管理任务，异常，中断。并非所有的描述符都定义一个段，门描述符中存放着一个指向过程入口点的指针，S和Type字段表明了描述符的类型信息。

S位	Type域
为1代码是一个代码段或者数据段，0是一个系统段	一共4位，在S位不同时，含义不同

当S为1时，Tpye的四位，11位为0时是数据段，1时是代码段。

• 当时数据段时，后面10,9,8位为EWA

  • 10号位为E扩展位，0向上扩展，1向下扩展，向上扩展就是正常的扩展，向上扩展一段空间，扩展的空间可用，向下扩展就是向上扩展一下，除了这段，其他的都在段内，如图

    图1-2 向上扩展和向下扩展

  • 9号位为W，为是否可写（代码段可定都是可读的所以不需要这样的属性标志）
  • 8号位为A，为是否已被访问

• 当时代码段时，后面10,9,8位为CRA

  • 10号位为一致性段位，0是非一致性段，1是一致性段
    • 非一致代码段： 受到隔离的代码，只能在同一级别间互相访问。
    • 一致性代码段： 不受隔离，允许被同等级货低等级代码调用。
  • 9号位为R，为是否可读（代码段都是可执行的）
  • 8号位为A，为是否已被访问

参考资料：

[1]：赵炯，《Linux内核完全剖析》，机械工业出版社. 4.3.4节