谈谈Linux中的存储保护

来源：作者：出处：巧巧读书 2006-06-07 进入讨论组

关键词：
linux内核
3g

以下讨论的内容是以i386平台为基础的
　　
　　Linux将4G的地址划分为用户空间和内核空间两部分。在Linux内核的低版本中（2。0。X)，通常0-3G为用户空间，3G-4G为内核空间。这个分界点是可以可以改动的。
　　

　　正是这个分界点的存在，限制了Linux可用的最大内存为2G.而且要通过重编内核，调整这个分界点才能达到。
　　
　　实际上还可以有更好的方法来解决这个问题。由于内核空间与用户空间互不重合，所以可以用段机制提供的保护功能来保护内核级代码。以下为2。0。X的部分代码：
　　
　　/usr/src/linux/arch/i386/kernel/entry.S
　　
　　A: .quad 0xc0c39a000000ffff /* 0x10 kernel 1GB code at 0xC0000000 *
　　
　　B: .quad 0xc0c392000000ffff /* 0x18 kernel 1GB data at 0xC0000000 *
　　
　　C: .quad 0x00cbfa000000ffff /* 0x23 user 3GB code at 0x00000000 *
　　
　　D: .quad 0x00cbf2000000ffff /* 0x2b user 3GB data at 0x00000000 *
　　
　　A,B为内核代码段及数据段的描述符。C,D为用户代码及数据段的描述符从以上，我们可以清楚的看到A,B的特权级为0，而C,D的特权级为3。当内核存取用户空间的内容时，他借助于fs寄存器，同过将FS寄存器的内容置为D来达到访问用户空间的目的。
　　
　　2。2。X版的内核对此进行了改动。这样内核空间扩张到了4G,所以可以直接进行拷贝了
　　
　　.quad 0x00cf9a000000ffff /* 0x10 kernel 4GB code at 0x00000000 *
　　
　　.quad 0x00cf92000000ffff /* 0x18 kernel 4GB data at 0x00000000 *
　　
　　.quad 0x00cffa000000ffff /* 0x23 user 4GB code at 0x00000000 *
　　
　　.quad 0x00cff2000000ffff /* 0x2b user 4GB data at 0x00000000 *
　　
　　从表面上看内核的基地址变为了0，但实际上，内核通常仍在虚址3G以上。其中奥妙在与不同的连接描述文件：
　　
　　2。2。X：
　　
　　. = 0xC0000000 + 0x100000;
　　
　　_text = .; /* Text and read-only data */
　　
　　.text : {
　　
　　*(.text)
　　
　　*(.fixup)
　　
　　*(.gnu.warning)
　　
　　} = 0x9090
　　
　　.text.lock : { *(.text.lock) } /* out-of-line lock text */
　　
　　.rodata : { *(.rodata) }
　　
　　.kstrtab : { *(.kstrtab) }
　　
　　。。。。
　　
　　2。0。X：
　　
　　faint,2。0内核被删除了。：（
　　
　　不管怎莫说，请大家相信我，2。0。X的起址为0x100000。这样一来，二者就相等了。都是0xC0000000 + 0x100000
　　
　　用户空间在2。2。X中从直观上变为0-4G，让人迷惑：其不是可以直接访问内核了？其实不然，同过使用页机制提供的保护，阻止了用户程序访问内核空间。
　　
　　这样，存取用户空间实际上已不需要FS,GS的支持。但在内核中仍保留set_fs（X）等宏上你设的值用来验证随后的操作是否合适。是否超过设定的X。此处X不再是一个段描述符，而是一个具体的值。
　　
　　此处就有一个陷阱：如果你将Set_fs的值设置为Kernel_DS,而没有将其该回去，当用户通过系统调用将一个Buffer的地址（应该在用户空间）设置为一个内核空间，而内核在访问该地址前认为默认当前的阀值仍为User_DS，事情就大大?了。

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