谈谈Linux中的存储保护

以下讨论的内容是以i386平台为基础的

Linux将4G的地址划分为用户空间和内核空间两部分。在Linux内核的低版本中(2。0。X)，通常0-3G为用户空间，3G-4G为内核空间。这个分界点是可以可以改动的。

正是这个分界点的存在，限制了Linux可用的最大内存为2G.而且要通过重编内核，调整这个分界点才能达到。

实际上还可以有更好的方法来解决这个问题。由于内核空间与用户空间互不重合，所以可以用段机制提供的保护功能来保护内核级代码。以下为2。0。X的部分代码：

/usr/src/linux/arch/i386/kernel/entry.S

A: .quad 0xc0c39a000000ffff /* 0x10 kernel 1GB code at 0xC0000000 *

B: .quad 0xc0c392000000ffff /* 0x18 kernel 1GB data at 0xC0000000 *

C: .quad 0x00cbfa000000ffff /* 0x23 user 3GB code at 0x00000000 *

D: .quad 0x00cbf2000000ffff /* 0x2b user 3GB data at 0x00000000 *

A,B为内核代码段及数据段的描述符。C,D为用户代码及数据段的描述符从以上，我们可以清楚的看到A,B的特权级为0，而C,D的特权级为3。当内核存取用户空间的内容时，他借助于fs寄存器，同过将FS寄存器的内容置为D来达到访问用户空间的目的。

2。2。X版的 内核对此进行了改动。这样内核空间扩张到了4G,所以可以直接进行拷贝了

.quad 0x00cf9a000000ffff /* 0x10 kernel 4GB code at 0x00000000 *

.quad 0x00cf92000000ffff /* 0x18 kernel 4GB data at 0x00000000 *

.quad 0x00cffa000000ffff /* 0x23 user 4GB code at 0x00000000 *

.quad 0x00cff2000000ffff /* 0x2b user 4GB data at 0x00000000 *

从表面上看内核的基地址变为了0，但实际上，内核通常仍在虚址3G以上。其中奥妙在与 不同的连接描述文件：

2。2。X：

. = 0xC0000000 + 0x100000;

_text = .; /* Text and read-only data */

.text : {

*(.text)

*(.fixup)

*(.gnu.warning)

} = 0x9090

.text.lock : { *(.text.lock) } /* out-of-line lock text */

.rodata : { *(.rodata) }

.kstrtab : { *(.kstrtab) }

。。。。

2。0。X：

faint,2。0内核被删除了。 ：(

不管怎莫说，请大家相信我，2。0。X的起址为0x100000。这样一来，二者就相等了。都是0xC0000000 + 0x100000

用户空间在2。2。X中从直观上变为0-4G，让人迷惑：其不是可以直接访问内核了？其实不然， 同过使用页机制提供的保护，阻止了用户程序访问内核空间。

这样，存取用户空间实际上已不需要FS,GS的支持。但在内核中仍保留set_fs(X)等宏上你设的值用来验证随后的操作是否合适。是否超过设定的X。此处X不再是一个段描述符，而是一个具体的值。

此处就有一个陷阱：如果你将Set_fs的值设置为Kernel_DS,而没有将其该回去，当用户通过系统调用将一个Buffer的地址(应该在用户空间)设置为一个内核空间，而内核在访问该地址前认为默认当前的阀值仍为User_DS，事情就大大?了。