iretq抛出GP故障

Question

我正在尝试写一个64位的操作系统。它从定时器中断处理程序在iretq上抛出一个GP，然后从GP处理程序的iretq重复抛出更多的GP。

我之所以知道这一点，是因为我的通用处理程序在串行端口上打印ISR编号，它是32，13，13，13，...

GP的错误代码是10，这是我的数据段。

我正在qemu中调试它，所以我可以看到很多东西。下面是来自计时器处理程序的iretq的情况：

(gdb) disas isr_common,isr_head_2                                                
Dump of assembler code from 0x8189 to 0x81c4:                                    
   0x0000000000008189 <isr_common+0>:   callq  0x8125 <sayN100>                  
   0x000000000000818e <isr_common+5>:   cmp    $0x20,%eax                        
   0x0000000000008191 <isr_common+8>:   jl     0x81a8 <isr_common.no_more_acks>  
   0x0000000000008193 <isr_common+10>:  cmp    $0x30,%eax                        
   0x0000000000008196 <isr_common+13>:  jge    0x81a8 <isr_common.no_more_acks>  
   0x0000000000008198 <isr_common+15>:  cmp    $0x28,%al                         
   0x000000000000819a <isr_common+17>:  jl     0x81a2 <isr_common.ack_master>    
   0x000000000000819c <isr_common+19>:  push   %rax                              
   0x000000000000819d <isr_common+20>:  mov    $0x20,%al                         
   0x000000000000819f <isr_common+22>:  out    %al,$0xa0                         
   0x00000000000081a1 <isr_common+24>:  pop    %rax                              
   0x00000000000081a2 <isr_common.ack_master+0>:        push   %rax              
   0x00000000000081a3 <isr_common.ack_master+1>:        mov    $0x20,%al         
   0x00000000000081a5 <isr_common.ack_master+3>:        out    %al,$0x20         
   0x00000000000081a7 <isr_common.ack_master+5>:        pop    %rax              
   0x00000000000081a8 <isr_common.no_more_acks+0>:      cmp    $0x24,%ax         
   0x00000000000081ac <isr_common.no_more_acks+4>:      pop    %rax              
   0x00000000000081ad <isr_common.no_more_acks+5>:      pop    %rax              
=> 0x00000000000081ae <isr_common.end+0>:       iretq                            
   0x00000000000081b0 <isr_head_0+0>:   pushq  $0x55    ;DUMMY ERROR CODE                         
   0x00000000000081b2 <isr_head_0+2>:   mov    $0x0,%eax                         
   0x00000000000081b7 <isr_head_0+7>:   push   %rax                              
   0x00000000000081b8 <isr_head_0+8>:   jmp    0x8189 <isr_common>               
   0x00000000000081ba <isr_head_1+0>:   pushq  $0x55    ;DUMMY ERROR CODE                                                  
   0x00000000000081bc <isr_head_1+2>:   mov    $0x1,%eax                         
   0x00000000000081c1 <isr_head_1+7>:   push   %rax                              
   0x00000000000081c2 <isr_head_1+8>:   jmp    0x8189 <isr_common>

这显示了在IDT中输入的几个“isr_head”，可能会向isr_common推送一个伪错误代码和jmp。

(gdb) bt                                   
#0  0x00000000000081ae in isr_common.end () 
#1  0x0000000000008123 in LongMode.Nirv ()  
#2  0x0000000000000010 in ?? ()             
#3  0x0000000000000216 in ?? ()             
#4  0x0000000000015000 in Pd ()             
#5  0x0000000000000010 in ?? ()             
#6  0x000000b8e5894855 in ?? ()             
#7  0x78bf00000332e800 in ?? ()             
#8  0x000003e3e8000000 in ?? ()                        

其中：

0x0000000000008122 <LongMode.Nirv+0>:        hlt                           
0x0000000000008123 <LongMode.Nirv+1>:        jmp    0x8122 <LongMode.Nirv> 

要小心：

(gdb) info registers                              
rax            0x55     85                        
rbx            0x80000011       2147483665        
rcx            0xc0000080       3221225600        
rdx            0x3f8    1016                      
rsi            0xb      11                        
rdi            0x3fc    1020                      
rbp            0x0      0x0                       
rsp            0x14fd8  0x14fd8 <Pd+36824>        
r8             0x0      0                         
r9             0x0      0                         
r10            0x0      0                         
r11            0x0      0                         
r12            0x0      0                         
r13            0x0      0                         
r14            0x0      0                         
r15            0x0      0                         
rip            0x81ae   0x81ae <isr_common.end>   
eflags         0x97     [ CF PF AF SF ]           
cs             0x8      8                         
ss             0x10     16                        
ds             0x10     16                        
es             0x10     16                        
fs             0x10     16                        
gs             0x10     16

(gdb) x/32xg 0x14f00                                               
0x14f00 <Pd+36608>:     0x0000000000841f0f      0x000000841f0f2e66 
0x14f10 <Pd+36624>:     0x00841f0f2e660000      0x1f0f2e6600000000 
0x14f20 <Pd+36640>:     0x2e66000000000084      0x0000000000841f0f 
0x14f30 <Pd+36656>:     0x000000841f0f2e66      0x00841f0f2e660000 
0x14f40 <Pd+36672>:     0x1f0f2e6600000000      0x2e66000000000084 
0x14f50 <Pd+36688>:     0x0000000000841f0f      0x000000841f0f2e66 
0x14f60 <Pd+36704>:     0x00841f0f2e660000      0x1f0f2e6600000000 
0x14f70 <Pd+36720>:     0x2e66000000000084      0x0000000000841f0f 
0x14f80 <Pd+36736>:     0x000000841f0f2e66      0x00841f0f2e660000 
0x14f90 <Pd+36752>:     0x1f0f2e6600000000      0x2e66000000000084 
0x14fa0 <Pd+36768>:     0x0000000000000020      0x0000000000008144 
0x14fb0 <Pd+36784>:     0x0000000080000011      0x0000000000000020 
0x14fc0 <Pd+36800>:     0x0000000000000020      0x0000000000000020 
0x14fd0 <Pd+36816>:     0x0000000000000055      0x0000000000008123 
0x14fe0 <Pd+36832>:     0x0000000000000010      0x0000000000000216 
0x14ff0 <Pd+36848>:     0x0000000000015000      0x0000000000000010 

现在，我让它运行到GP处理程序的头部：

(gdb) break isr_head_13                                  
Breakpoint 3 at 0x8236                                   
(gdb) c                                                  
Continuing.                                              

Breakpoint 3, 0x0000000000008236 in isr_head_13 ()       
(gdb) bt                                                 
#0  0x0000000000008236 in isr_head_13 ()                 
#1  0x0000000000000010 in ?? ()                          
#2  0x00000000000081ae in isr_common.no_more_acks ()     
#3  0x0000000000000008 in ?? ()                          
#4  0x0000000000000097 in ?? ()                          
#5  0x0000000000014fd8 in Pd ()                          
#6  0x0000000000000010 in ?? ()                          
#7  0x0000000000000055 in ?? ()                          
#8  0x0000000000008123 in LongMode.Nirv ()               
#9  0x0000000000000010 in ?? ()                          
#10 0x0000000000000216 in ?? ()                          
#11 0x0000000000015000 in Pd ()                          
#12 0x0000000000000010 in ?? ()

我们看到，它将错误代码0x10压入带有选择器、标志和带有选择器的返回地址的普通堆栈之后，但有趣的是，来自计时器的伪错误代码(0x55)从死区返回。我们已经知道它是被第一个iretq弹出的，我这次没有推它：

(gdb) disas isr_head_13                                   
Dump of assembler code for function isr_head_13:          
=> 0x0000000000008236 <+0>:     mov    $0xd,%eax          
   0x000000000000823b <+5>:     push   %rax               
   0x000000000000823c <+6>:     jmpq   0x8189 <isr_common>

我猜这只是16字节对齐，但我并不真正参与其中。在计时器停止之前，堆栈是16字节对齐的，但是CPU推送了奇数个longlongs。

那么为什么它会崩溃呢？英特尔的文档说，带选择器的GP意味着它试图弹出一些超出范围的东西，但我没有看到这样的问题。

任何帮助都非常感谢。

Answer 1

堆栈上的CS选择器在第一个IRET时是10，这是一个数据段，所以这就是导致#GP的原因。要么堆栈在处理程序中被修改(看起来不是这样)，要么是CS寄存器在更改GDT后没有重新加载。

来自GP处理程序的IRET返回到前一个IRET，该IRET立即再次发生故障。通常，除非已解决故障，否则不应从故障处理程序返回。

它看起来不像是保存和恢复处理程序中的所有寄存器，一旦IRET开始工作，就会产生问题。