LInux 描述符GDT, IDT & LDT結構定義

說明：此博文是Kernel有關GDT，LDT以及LDT的相關源碼剖析，而對有關GDT，LDT以及IDT的詳細說明以及原理講解都可以在Intel IA-32架構手冊中查到。這裡不再贅述，(手冊地址) 1、描述符（64bits）分類

2、三者的關係

a、GDT，IDT都是全域的。LDT是局部的（在GDT中有它的描述符）

b、GDT用來儲存描述符（門或非門）；系統中幾個CPU,就有幾個GDT

struct gdt_page {    struct desc_struct gdt[GDT_ENTRIES];} __attribute__((aligned(PAGE_SIZE)));DECLARE_PER_CPU_PAGE_ALIGNED(struct gdt_page, gdt_page);

c、IDT整個系統只有一個

d、系統啟動時候需要初始化GDT和IDT。LDT和進程相關，並不一定必有

 
3、IA-32各種描述符的結構

4、描述符結構定義

<arch/x86/include/asm/desc_defs.h>

struct desc_struct {    union {        struct {            unsigned int a;            unsigned int b;        };        struct {            u16 limit0;            u16 base0;            unsigned base1: 8, type: 4, s: 1, dpl: 2, p: 1;            unsigned limit: 4, avl: 1, l: 1, d: 1, g: 1, base2: 8;        };    };  } __attribute__((packed));

聯合體——對成員域訪問和設定成為一種很優美的方法。上面第一個匿名結構體用來作為成員訪問取值的出口，下面第二個結構體對真實的成員設定值的入口。

欄位（結合上面的圖示）：

limit：段長度

base:段的首位元組的線性地址，有base0，base1,base2三部分構成

type：段的類型和存取許可權

s：系統標誌。1-系統段；0-普通段

dpl：描述符特權級

p：segment-Present。linux下總是1

avl:linux不用

d:區分程式碼片段還是資料區段

g:段大小粒度。以4K倍數計算

在32位機器上，這就是所有描述符的資料結構嘍，沒有細分門和非門。

typedef struct desc_struct gate_desc;typedef struct desc_struct ldt_desc;typedef struct desc_struct tss_desc;

由於三類描述符都是一個結構類型，從而一律使用下面宏初始化在GDT中表項

#define GDT_ENTRY_INIT(flags, base, limit) { { { \        .a = ((limit) & 0xffff) | (((base) & 0xffff) << 16), \        .b = (((base) & 0xff0000) >> 16) | (((flags) & 0xf0ff) << 8) | \            ((limit) & 0xf0000) | ((base) & 0xff000000), \    } } }

但是在64位機器上，Linux則進行了細緻劃分：

16位元組門描述符結構

/* 16byte gate */struct gate_struct64 {    u16 offset_low;    u16 segment;    unsigned ist : 3, zero0 : 5, type : 5, dpl : 2, p : 1;    u16 offset_middle;    u32 offset_high;    u32 zero1;} __attribute__((packed));

16位元組LDT或TSS描述符結構

/* LDT or TSS descriptor in the GDT. 16 bytes. */struct ldttss_desc64 {    u16 limit0;    u16 base0;    unsigned base1 : 8, type : 5, dpl : 2, p : 1;    unsigned limit1 : 4, zero0 : 3, g : 1, base2 : 8;    u32 base3;    u32 zero1;} __attribute__((packed));

typedef struct gate_struct64 gate_desc;typedef struct ldttss_desc64 ldt_desc;typedef struct ldttss_desc64 tss_desc;

從上面代碼看出無論是32位還是64位機器上，都使用typedef重新定義，以提供給系統其他使用此描述符的部分一致的類型名

區分描述符的枚舉量

enum {    GATE_INTERRUPT = 0xE,    GATE_TRAP = 0xF,    GATE_CALL = 0xC,    GATE_TASK = 0x5,};

enum {    DESC_TSS = 0x9,    DESC_LDT = 0x2,    DESCTYPE_S = 0x10,  /* !system */};

系統GDT，IDT指標描述結構

struct desc_ptr {    unsigned short size;    unsigned long address;} __attribute__((packed)) ;

這個結構記錄了系統的GDT或者IDT的大小以及在系統中的線性基地

Reference：

<arch/x86/include/asm/desc_defs.h>

http://www.osdever.net/tutorials/pdf/descriptors.pdf。