linux - 为什么linux在异常处理程序的序言中将数据段设置为__USER_DS

Question

我正在尝试阅读 Linux 源代码（2.6.11）

在异常处理程序中，在 entry.s，error_code：

movl $(__USER_DS), %ecx
movl %ecx, %ds
movl %ecx, %es

我不知道为什么在这里加载用户数据段。由于它应该进入在内核模式下运行的异常处理程序代码，因此选择器应该是__KERNEL_DS。

我检查了其他版本的代码，他们在这个地方也专门做同样的事情。

Answer 1

如果输入异常处理程序ds并es已设置为数据段，则除了可能延迟一微秒之外，它没有任何区别。异常处理程序通常不需要很快。

但是什么可能导致进入异常处理程序？可能是因为错误的值被加载到段寄存器然后被引用？在这种情况下，代码建立一个安全的环境很重要。 cs由异常调用设置。为了防弹，ss也esp应该设置。

---

跟进：

查看 i386 的 2-6.22.18 内核，我看不到这一点：

error_code:   /* the function address is in %fs's slot on the stack */
     pushl  %es
     ...  pushes %ds, %eax, %ebp, %edi, %esi, %edx, %ecx, %ebx, %fs
     ...  along with pseudo-ops to manage stack frame layout
     movl  $(__KERNEL_PERCPU), %ecx
     movl  %ecx, %fs
     popl  %ecx   // retrieves saved %fs
     ... sets up registers for the exception function

该符号是为非 SMP 机器和SMP__KERNEL_PERCPU定义的宏（在 中include/asm-i386/segment.h）。8 代表 GDT 条目大小（我认为），它与 per-CPU GDT 中的条目有关。它的值是注释指示的“默认用户 DS”，因此实际上是相同的。0(GDT_ENTRY_PERCPU * 8)GDT_ENTRY_PERCPU<base> + 15

内核数据段通过fs和访问ss。许多内核数据访问都在堆栈上。通过保持通过 访问用户模式描述符ds，只需要很少的段寄存器加载。

Answer 2

在 entry.s 中：

#define RESTORE_ALL
    RESTORE_REGS
    addl $4, %esp;
1:  iret;
.section .fixup,"ax";
2:  sti;
    movl $(__USER_DS), %edx;
    movl %edx, %ds;
    movl %edx, %es;
    movl $11,%eax;
    call do_exit;
.previous;
.section __ex_table,"a";
    .align 4;
    .long 1b,2b;
.previous

该宏将在异常/中断/系统调用结束时调用。修复代码将 ds&es 设置为 USER_DS，这表明一旦 ds&es 的 DPL 不是 3（用户权限），iret 本身就会引发异常。

所以linux在异常/中断/系统调用一开始就将ds&es设置为USER_DS来避免这个异常。