保護模式特權級概述

2022-03-13 04:43:08 字數 1382 閱讀 2913

在ia32的作業系統中,段被分為了4個特權級,分別為0-3級,有時候我們也叫做ring0-ring3,其中,數值越小特權級越高。如下圖所示:

圖中,核心**和資料所在的段的特權級都比較高,一般在ring0,而使用者程式所在的段的特權級較低,一般在ring3。當低特權級的任務試圖在未被允許的情況下訪問高特權級的段時,將會產生常規保護錯誤。

而處理器是如何區分所在段的特權級,進而對其進行保護的呢?這就不得不提到cpl、dpl和rpl三者了。但是在開始之前,我們需要先了解一下一致**段和非一致**段。

在作業系統中,我們有些高特權級的**是希望被低特權級的程式所訪問的,比如一些庫函式,於是我們將這些高特權級**放在乙個叫做一致**段的段裡。而有些高特權級的**,我們並不想讓低特權級的程式所訪問,於是我們把他們放在乙個叫做非一致**段的段裡。具體來說,當通過call或者jmp指令轉移到其它段時(即訪問其他段),當轉移的目標是乙個優先順序更高的一致**段時,我們是可以進行訪問的,但是當前的特權級會被延續下去;當轉移的目標是乙個優先順序更高的非一致**段時,這時的訪問會引起常規保護錯誤(除非使用呼叫門或任務門)。

總結來說:

所遵循的規則如下圖所示:

cpl全稱current privilege level,顧名思義,cpl代表的是當前執行的任務和程式的特權級。它儲存在cs和ss的第0位和第1位上。一般情況下,cpl等於**所在段的特權級,當程式轉移到不同的**段時,處理器將改變cpl的值。

但是當訪問一致**段時,並不會改變cpl,正如一致**段中所說,一致**段可以被低特權級的程式所訪問,但是並不會改變特權級,所以也就不會改變cpl,這就是與上面加粗的「一般情況」相對的「非一般情況」。

dpl全程為descriptor privilege level,它代表段或者門的特權級。他被儲存在段描述符或者門描述符屬性中的dpl欄位上。

當當前的**段試圖訪問乙個段或者門時,dpl將會和cpl以及段或者門選擇子的rpl相比較,而對於段或者門型別的不同,比較規則也不同,具體如下:

總結一下就是:

rpl全稱是requested privilege level。rpl儲存在段選擇子的第0位和第1位上。我們在上文說了當乙個段訪問另乙個段時,cpl與dpl的比較規則,但是僅僅比較cpl和dpl是不夠的,處理器還要通過檢查rpl來確定能否訪問另乙個段。

作業系統往往用rpl來避免低特權級應用程式訪問高特權級段內的資料,即便提出訪問請求的段有足夠的特權級,如果rpl不夠也是不行的,當rpl的值比cpl大的時候,rpl將起決定性作用。也就是說,只有當cpl和rpl都小於要訪問的資料段的dpl時,才有許可權訪問該資料段。關於為什麼引入rpl的討論還是比較複雜的,此處不再深入**。

完參考:

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