段描述符属性分析

段描述符属性详细解析，学习时候，请记住：这些都是CPU的概念，并非操作系统的。

段描述符属性

P位
P=1 ： 该描述符有效
P=0 ： 该描述符无效

S位
当 S=1 时，该描述符描述代码段或数据段，TYPE为不同值时，有以下含义，如图：

A : 访问位，该段是否被访问过。每当处理器将该段选择子置入某个段寄存器时，就将该位置1.
W : 该数据段是否可写。
E : 扩展方向。通常来说，描述符的 [base, base + limit] 这段空间是可访问的，其它空间不可访问。如果 E = 1，[base, base +limit] 就变的不可访问，相反，其它空间变的可访问。所以 E 位，有反转有效空间的含义。
C : C = 1 表示一致代码段。否则C = 0 表示非一致代码段。
R : R = 1 表示该代码段可读。

当 S = 0 时，该描述会描述系统段，此时 TYPE 为不同值时，有以下含义。

TYPE    含义
0       保留
1       16位TSS段(可用)
2       LDT
3       16位TSS段(忙)
4       16位调用门
5       任务门
6       16位中断门
7       16位陷阱门
8       保留
9       32位TSS段(可用)
a       保留
b       32位TSS段(忙)
c       32位调用门
d       保留
e       32位中断门
f       32位陷阱门

D/B 位
对于代码段的影响：D/B 位会影响指令操作数大小，为 0 时操作数大小为 16位，为 1 时操作大小为 32 位。什么意思呢？比如说，执行 push 指令时，16 位操作数下，使用的堆栈指针寄存器是 SP，只有 16 位，PUSH一次 SP 的值减 2. 而 32 位操作数下，使用的堆栈指针寄存器是 ESP，PUSH 一次 ESP 的值减 4.
对于数据段的影响：该位为 0 时，段大小最大为 64 KB，该位为 1 时，段大小最大为 4GB。

段权限检查

上面提到了请求特权级（RPL），当前运行特权级（CPL），另外还有一个段描述符的特权级（DPL），三者之间的关系是：

1.数据段权限检查

（1）段描述符属性DPL，这是段描述符的特权级。它的含义是，如果你想访问我这个段，你应当具备什么样的级别。即：要求CPL >= DPL才有效，就是说如果我这个段只能在0环程序访问，那么你3环程序就不能访问。
（2）请求特权级RPL在段选择子中（不是段寄存器），它的含义是当前我想以 RPL 这个级别来请求你把这个段选择子置入段寄存器。实际上 RPL 并没有什么用。因为请求者任何时刻都可以让 RPL = 0。但是如果请求者是 CPL = 0 的程序，用 RPL = 3 的级别来请求 DPL = 0的数据段，必然会失败。即：要求RPL >= DPL才有效，就是说如果我这个段只能被CPL=0的段选择子访问，那么你RPL=3的段选择子就不能访问。
总结：
数据段权限检查，本质上就是检查能不能把段选择子代入到段寄存器。如果代入成功，表明权限检查通过。如果代入不成功，说明权限不够（CPL在数值上太大了）。

2.代码段权限检查

只有得到段描述符的同意，才允许低权限的程序跳转进去执行，这种段称为一致代码段。（要求：CPL >= DPL）
有些代码段描述符，绝对不允许低权限的程序跳转进去执行，这种段称为非一致代码段。（要求：CPL == DPL 并且 RPL <= DPL）
总结：
（1）对于一致代码段：也就是共享的段
特权级别高的程序不允许访问特权级别低的数据：核心态不允许访问用户态的数据
特权级别低的程序可以访问到特权级别高的数据，但特权级别不会改变：系统调用，用户态还是用户态
（2）对于普通代码段：也就是非一致代码段
只允许同级访问
绝对禁止不同级别的访问：核心态不允许访问用户态，用户态也不允许访问核心态
（3）直接对代码段进行JMP或者CALL的操作，无论目标是一直代码段还是非一致代码段，CPL都不会发生改变，如果要提升CPL的权限，只能通过调用门

段描述符属性分析

原文：https://blog.51cto.com/14207158/2576740