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哈工大L5系统调用:内核保护与中断机制详解
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更新于2024-08-05
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在哈工大操作系统-L5系统调用的实现课程中,主要探讨了操作系统如何确保内核安全性和提供接口服务的关键概念。首先,核心原则是不能随意访问内核,这是出于保护系统安全性的考虑,防止程序间的数据泄露或恶意篡改。为了实现这一点,硬件设计采用了内核用户态和内核用户段的隔离机制,将内存划分为内核段和用户段,通过全局描述符表(GDT)中的描述符位(DPL)来区分和保护数据访问权限。 内核态和用户态是CPU指令执行的两种状态,用户态下只能访问用户段,而内核态则具有访问所有内存的权限。中断是用户程序与内核通信的手段,尤其是INT指令(如INT0x80)在进入内核时,会修改段寄存器以允许用户程序调用内核代码。系统调用是这一过程的核心,用户程序通过特定的库函数(如printf中的write())间接调用系统调用,如sys_write,这个过程通常涉及内嵌汇编代码,通过INT0X80引发中断并传递特定的中断号(例如4)。 以printf为例,它封装了write()函数,后者实际上是一个系统调用接口。write()的实现通过宏展开包含了一段内联汇编代码,调用INT0X80中断,将用户的输入转换为内核可理解的参数,从而完成数据的发送。INT0X80负责执行相应的中断处理程序,实际上是操作系统内部的系统调用处理机制。 总结来说,课程重点讲解了如何通过硬件设计和中断机制来保护内核安全,以及系统调用如何作为用户与内核之间的桥梁,确保数据的隔离和操作系统的可靠运行。这样的设计不仅提高了系统的安全性,也为用户提供了一套标准的接口来与操作系统交互。
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哈工大操作系统-L5系统调用的实现
哈工大操作系统-L5系统调用的实现
1. 不能随意访问内核
1.1 为何
1.2 内核用户态/内核用户段
1.3 中断(硬件提供的主动请求进入内核的方法)
1.3.1 系统调用的核心
1.3.2 以pintf为例子
1.3.3 write()如何实现
1.3.4 INT0X80干了什么
2. 总结
本节课讲接口是如何实现的。即操作系统是怎么样来提供这些重要的函数的。
1. 不能随意访问内核
1.1 为何
如果能随意访问,那所有程序都可以随意访问存在内存中其他程序的数据,不安全。因此不能随意
jump。
1.2 内核用户态/内核用户段
硬件设计将内核程序和用户程序隔离
内存分为:内核段和用户段。
指令执行的状态分为:内核态和用户态
数据段中会记录该段是内核段还是用户段。(gdt表中的ds的dpl为0/3)
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