Linux系统 setup.s文件如何初始化 全局描述符表GDT 请给出源码并注释

首先，需要了解一下全局描述符表（Global Descriptor Table，GDT）是什么。GDT是在操作系统启动时由CPU初始化的一个数据结构，用于管理内存段的访问权限。操作系统可以通过修改GDT来控制内存的访问权限和保护。

在Linux系统中，GDT的初始化是在setup.s文件中完成的。下面是setup.s文件中初始化GDT的代码和注释：

/*
 * 初始化GDT
 */
init_gdt:
    lgdt    gdtr                    /* 加载GDT寄存器 */

    /* GDT表项0：空描述符 */
    gdt_null:
        .word   0, 0
        .byte   0, 0, 0, 0

    /* GDT表项1：内核代码段描述符 */
    gdt_code:
        .word   0xffff, 0            /* 段界限 */
        .byte   0, 0, 0x9a, 0xcf     /* 基地址为0，代码段可读可执行，DPL为0，系统段，粒度为4KB */
    
    /* GDT表项2：内核数据段描述符 */
    gdt_data:
        .word   0xffff, 0            /* 段界限 */
        .byte   0, 0, 0x92, 0xcf     /* 基地址为0，数据段可读可写，DPL为0，系统段，粒度为4KB */

    /* GDT表项3：用户代码段描述符 */
    gdt_user_code:
        .word   0xffff, 0            /* 段界限 */
        .byte   0, 0, 0x9a, 0xcf     /* 基地址为0，代码段可读可执行，DPL为3，用户段，粒度为4KB */

    /* GDT表项4：用户数据段描述符 */
    gdt_user_data:
        .word   0xffff, 0            /* 段界限 */
        .byte   0, 0, 0x92, 0xcf     /* 基地址为0，数据段可读可写，DPL为3，用户段，粒度为4KB */

    /* GDT表项5：TSS描述符 */
    gdt_tss:
        .word   0x67, 0              /* 段界限 */
        .byte   0, 0, 0x89, 0x40     /* 基地址为tss_entry，DPL为0，系统段，粒度为1B */
        .word   0                   /* tss_entry的低16位 */
        .byte   0                   /* tss_entry的第24位 */
        .byte   0x00                /* tss_entry的第32位 */
        .word   0                   /* tss_entry的高16位 */

    /* GDT表项6：LDT描述符 */
    gdt_ldt:
        .word   0, 0                /* 段界限 */
        .byte   0, 0, 0x82, 0x40     /* 基地址为ldt，DPL为0，系统段，粒度为1B */

    /* GDT表项7：TSS段 */
    gdt_tss_entry:
        .word   0, 0                /* 填充 */
        .word   0x10, 0             /* ss0 */
        .byte   0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0     /* 填充 */

    /* GDT表项8：LDT段 */
    gdt_ldt_entry:
        .word   0, 0                /* 填充 */
        .byte   0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0     /* 填充 */

    /* GDT表项9：TSS段 */
    gdt_tss2_entry:
        .word   0, 0                /* 填充 */
        .word   0x10, 0             /* ss0 */
        .byte   0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0     /* 填充 */

    /* GDT表项10：LDT段 */
    gdt_ldt2_entry:
        .word   0, 0                /* 填充 */
        .byte   0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0     /* 填充 */

    /* GDT表项11：TSS段 */
    gdt_tss3_entry:
        .word   0, 0                /* 填充 */
        .word   0x10, 0             /* ss0 */
        .byte   0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0     /* 填充 */

    /* GDT表项12：LDT段 */
    gdt_ldt3_entry:
        .word   0, 0                /* 填充 */
        .byte   0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0     /* 填充 */

    .fill   16 * 8 - (. - init_gdt) /* 填充到16字节 */

    /* GDT表 */
    gdt:
        .word   16 * 8 - 1          /* GDT表长度 */
        .long   gdt                  /* GDT表地址 */

    /* GDT寄存器 */
    gdtr:
        .word   16 * 8 - 1          /* GDT表长度 */
        .long   gdt                  /* GDT表地址 */

上述代码中，首先使用`lgdt`指令将GDT表的长度和地址加载到GDT寄存器中。然后，定义了一些GDT表项，包括空描述符、内核代码段描述符、内核数据段描述符、用户代码段描述符、用户数据段描述符、TSS描述符和LDT描述符。其中，每个GDT表项包括段界限、基地址、段属性等信息。

最后，定义了一个GDT表数组`gdt`，将GDT表长度和地址存储在`gdtr`寄存器中，完成了GDT的初始化。

需要注意的是，上述代码只是一个简化的示例，实际的GDT表项可能更加复杂，具体的实现方式也可能因操作系统的不同而有所差异。