【0】概念定義

• 0.1）一致代碼段:
  簡單理解，就是操作系統拿出來被共享的代碼段,可以被低特權級的用戶直接調用訪問的代碼， 但是特權級高的程序不允許訪問特權級低的數據.
  通常這些共享代碼，是”不訪問”受保護的資源和某些類型異常處理。比如一些數學計算函數庫,為純粹的數學運算計算,
  被作為一致代碼段.
  一致代碼段的限制作用
  1.特權級高的程序不允許訪問特權級低的數據:核心態不允許調用用戶態的數據.
  2.特權級低的程序可以訪問到特權級高的數據.但是特權級不會改變:用戶態還是用戶態.

• 0.2）非一致代碼段:
  為了避免低特權級的訪問而被操作系統保護起來的系統代碼.
  非一致代碼段的限制作用
  1.只允許同級間訪問.
  2.絕對禁止不同級訪問:核心態不用用戶態.用戶態也不使用核心態. （調用門除外）
  [problem] 那低特權級段如何對高特權級的非一致代碼段進行訪問呢？
  通常低特權代碼必須通過 “門” 來實現對高特權代碼的訪問和調用.

• 0.3）門
  為了對具有不同特權級的代碼段提供受控的訪問，處理器提供了稱為門描述符的特殊描述符集，有4種門描述符：

• 1. 調用門（call gate）， 類型TYPE=12： 用于在不同特權級間實現受控的程序控制轉移；
• 2. 陷阱門（trap gate），類型TYPE=15：用于調用異常和中斷的處理程序；
• 3. 中斷門（interrupt gate），類型TYPE=14：用于調用異常和中斷的處理程序；
• 4. 任務門（task gate），類型TYPE=5：用于任務切換；

Example-看個荔枝：
E1）問題：代碼A調用代碼B，運用調用門G，而調用門G相當于一個選擇子的角色（看它的數據結構，你就知道）；
當然，要知道，代碼A調用代碼B，實際上是通過jmp selector：0 跳轉到代碼B的， 而selector存儲在調用門G中；
E2）調用過程如下：

• （1）而代碼A 訪問 G時，相當于訪問一個數據段，要求代碼A的CPL和RPL都小于或等于DPL_G，即CPL和RPL需要更高的特權級上。（數值上而言）
• （2）接著，還要比較CPL和DPL_B；
  
  • （2.1）若B是一致代碼段的話，要求DPL_B <= CPL；
  • （2.2）如果是非一致代碼段的話，call指令和jmp指令又有不同；
    
    • （2.2.1）call調用，要求DPL_B <= CPL
    • （2.2.2）jmp調用，要求DPL_B = CPL

in a word: 通過調用門和call指令，可以實現從low level 到 high level 的轉移， 無論目標代碼是一致還是非一致。（干貨）

• 0.4）TSS描述符

1）使用調用或跳轉指令，任何可以訪問TSS 描述符的程序都可以進行任務切換。
2）可以訪問TSS 描述符的程序其 CPL 必須小于或等于 TSS描述符的 DPL， 要知道， 大多數系統中， TSS描述符的DPL字段 設置成小于 3， 這樣一來，只有具有特權級的軟件可以執行任務切換操作；

軟件或處理器可以使用如下方法來調度一個任務的執行：
（1）使用CALL 指令明確調用一個任務；
（2）使用JMP 指令明確跳轉到一個任務（Linux 內核使用的方式）；
（3）（由處理器）隱含地調用一個中斷句柄處理任務；
（4）隱含地調用一個異常句柄處理任務；

任務門描述符

• 0）定義：任務門描述符中的TSS 選擇子字段指向 GDT 中的一個TSS 段描述符， 這個TSS選擇子中的RPL不用；
• 1）任務門描述符中的 DPL 用于在任務切換時控制對 TSS 段的訪問：
  
  • 1.1）當程序通過任務門調用或跳轉到一個任務時，程序的CPL 以及 指向任務門的門選擇子的RPL值 必須小于等于任務門描述符的DPL；
  • 1.2）程序可以通過任務門描述符或TSS段描述符來訪問一個任務；

【2】關聯關系

Attention（感覺os的 程序（被調用者）， 和程序（調用者）是關聯數據庫中的多對多的關系）（干貨）

• A1）首先， 要知道 操作系統的程序有些是共享的，有些是非共享的；而程序的調用者，有些調用者是可以訪問非共享程序，有些調用者是不可以訪問非共享程序的；而所有調用者都可以訪問共享程序。（一致代碼段就是共享的， 非一致代碼段就是非共享的）
• A2）顯然，os 通過設置高特權級來保護某些程序，以防被不使用TSS機制的低特權級程序調用， 而通過設置低特權級來共享某些程序；
  A3）通過TSS 實現任務切換，給低特權級的調用者和高特權級的被調用者搭建起了一個橋梁；

那 os 如何實現允許某些調用者訪問非共享的程序呢？
那就引入了TSS機制來允許低特權級的調用者訪問高特權級的被調用者；
程序員創建TSS描述符， TSS選擇子， TSS所占的內存空間，然后調用者通過調用TSS選擇子（裝有TSS選擇子的任務門描述符的選擇子） 實現低特權級轉移到高特權級；

因為-Reason：

• R1）未引入門或TSS機制前， CPU的 特權級檢查規則是：調用者的CPL 和 被調用者選擇子的RPL 去和 被調用者的DPL 進行比較，檢驗；（具體規則，這里略去）
• R2）引入TSS 機制后， CPU的特權級檢查規則是：
  
  • R2.1）若使用 TSS選擇子 實現任務切換：調用者的CPL 必須小于或等于TSS描述符的DPL；
  • R2.2）若使用 裝有調用TSS選擇子的任務門描述符 實現任務切換：調用者的CPL和指向任務門的門選擇子的RPL 必須小于等于任務門描述符的DPL，注意，當使用任務門時，目標TSS段描述符的DPL忽略不用；
• R3）總結：如果使用TSS機制實現任何切換的話， 調用者的特權級和被調用者的特權級完全是隔開的， 沒有任何比較或檢驗的規則在里面；

總結

以上是生活随笔為你收集整理的关于一致/非一致代码段与TSS 关系的个人看法的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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