探索Linux 操作系统内存模型和管理 （3）

 Linux 中的段控制单元

Linux 对这个模型稍微进行了修改。我注意到 Linux 以一种受限的方法来使用这种分段模型（主要是出于兼容性方面的考虑）。

在 Linux 中，所有的段寄存器都指向相同的段地址范围 —— 换言之，每个段寄存器都使用相同的线性地址。这使 Linux 所用的段描述符数量受限，从而可将所有描述符都保存在 GDT 之中。这种模型有两个优点：

当所有的进程都使用相同的段寄存器值时（当它们共享相同的线性地址空间时），内存管理更为简单。 在大部分架构上都可以实现可移植性。某些 RISC 处理器也可通过这种受限的方式支持分段。

图 4. 在 Linux 中，段寄存器指向相同的地址集

段描述符

Linux 使用以下段描述符：

●内核代码段

●内核数据段

●用户代码段

●用户数据段

●TSS 段

●默认 LDT 段

下面详细介绍这些段寄存器。

GDT 中的内核代码段 (kernel code segment) 描述符中的值如下：

●Base = 0x00000000

●Limit = 0xffffffff (2^32 -1) = 4GB

●G（粒度标志）= 1，表示段的大小是以页为单位表示的

●S = 1，表示普通代码或数据段

●Type = 0xa，表示可以读取或执行的代码段

●DPL 值 = 0，表示内核模式

与这个段相关的线性地址是 4 GB，S = 1 和 type = 0xa 表示代码段。选择器在 cs 寄存器中。Linux 中用来访问这个段选择器的宏是 _KERNEL_CS。

内核数据段 (kernel data segment) 描述符的值与内核代码段的值类似，惟一不同的就是 Type 字段值为 2。这表示此段为数据段，选择器存储在 ds 寄存器中。Linux 中用来访问这个段选择器的宏是 _KERNEL_DS。

用户代码段 (user code segment) 由处于用户模式中的所有进程共享。存储在 GDT 中的对应段描述符的值如下：

●Base = 0x00000000

●Limit = 0xffffffff

●G = 1

●S = 1

●Type = 0xa，表示可以读取和执行的代码段

●DPL = 3，表示用户模式

在 Linux 中，我们可以通过 _USER_CS 宏来访问此段选择器。

在 用户数据段 (user data segment) 描述符中，惟一不同的字段就是 Type，它被设置为 2，表示将此数据段定义为可读取和写入。Linux 中用来访问此段选择器的宏是 _USER_DS。

除了这些段描述符之外，GDT 还包含了另外两个用于每个创建的进程的段描述符 —— TSS 和 LDT 段。