Учет уровня привилегий

Дескрипторная таблица прерываний

Дескрипторная таблица прерываний IDT является прямой заменой таблицы векторов прерываний процессора 8086. Она должна определять 256 обработчиков прерываний и особых случаев, поэтому ее максимальный размер составляет 256 x 8=2048 байтов. Таблица IDT может находиться в любой области памяти, процессор локализует ее с помощью 48-битного регистра IDTR, который содержит базовый адрес и предел таблицы. Таблицу не рекомендуется объявлять короче максимального размера, т. к. любое обращение за пределы таблицы вызывает нарушение общей защиты, а вектор внешнего прерывания, вообще говоря, может иметь любое значение в диапазоне 00 — FFh.

В таблице IDT разрешается применять только три вида дескрипторов: шлюз ловушки, шлюз прерывания и шлюз задачи (но не дескриптор TSS). Шлюзы прерывания и ловушки имеют большое сходство со шлюзом вызова (см. рис. 7.9). Единственное отличие состоит в отсутствии в этих шлюзах 5-битового поля счетчика WC, которое в шлюзе вызова определяет число параметров, передаваемых в вызываемую подпрограмму через стек. Соответствующее поле в шлюзах прерывания и ловушки зарезервировано.

(Страница202)

Напомним, что шлюз вызова (а также ловушки и прерывания) содержит селектор сегмента кода и смещение внутри него, которые однозначно определяют точку передачи управления. Шлюз задачи содержит лишь селектор сегмента состояния задачи TSS (разумеется, каждый дескриптор содержит и байт доступа).

После локализации сегмента кода обработчика особого случая и включения информации в стек, выполнение начинается с той команды, которая определяется смещением в шлюзе ловушки. Обработчик действует до тех пор, пока не достигнет команды iret. По этой команде процессор извлекает из стека адрес возврата и содержимое регистра флажков (а также 48-битный указатель внешнего стека, если при обработке особого случая происходила смена уровней привилегий).

Если особый случай вызывается через шлюз прерывания, процессор сбрасывает флаг разрешения прерывания IF после включения в стек адреса возврата и содержимое регистра флажков, но до выполнения первой команды обработчика. При переходе через шлюз ловушки никакие флаги не изменяются.

Обработка особого случая через шлюз задачи аналогична действию команды far call, приводящей к переключению задачи. Однако здесь невозможен прямой переход через дескриптор TSS, а требуется промежуточный шлюз задачи. С дескриптором шлюза задачи ассоциируется уровень привилегий, который не должен быть выше уровня привилегий прерываемой задачи. По существу, прерываемая задача как бы выполняет команду far call вызова другой задачи через шлюз задачи, и здесь действуют стандартные правила защиты по привилегиям.

Обработка особого случая через шлюз задачи, т. е. в другой задаче, имеет оп­ределенные преимущества:

□ автоматически сохраняется весь контекст прерванной задачи;

□ обработчик особого случая не может исказить прерванную задачу, т. к. он полностью изолирован от нее;

□ обработчик прерывания может работать на любом уровне привилегий и в заведомо правильной среде; он может иметь свое локальное адресное пространство благодаря наличию отдельной локальной дескрипторной таблицы (при необходимости).

К недостаткам применения шлюза задачи для вызова обработчика можно отнести:

□ замедленную реакцию процессора на особый случай;

□ в шлюзе задачи невозможно определить начальную точку выполнения задачи;

□ сложность получения информации о прерванной задаче.

Переключение задачи, инициируемое особым случаем, производит вложение задачи обработчика в прерванную задачу. Старая задача остается занятой, а новая — обработчик особого случая — отмечается как занятая, причем в ней будет установлен флажок NT и загружено поле обратной связи. Состояние флага IF в новой задаче не меняется и определяется тем значением бита регистра EFLAGS, которое хранилось в TSS. Поэтому, если обработчик особого случая через шлюз задачи предназначен для обработки внешних прерываний, следует в TSS установить IF=0, "аппаратно" запретив внешние прерывания на время работы обработчика, или пока он явно не установит IF=1.

Все особые случаи должны обрабатываться через шлюзы. В дескрипторах шлюзов всех трех типов, содержащихся в IDT, имеется поле уровня привилегий дескриптора DPL, определяющее минимальный уровень привилегий, необходимый для использования шлюза. Для обработчиков прерываний рекомендуется устанавливать DPL=3, чтобы обработка особого случая не зависела от уровня привилегий текущей задачи.

Шлюзы ловушек или прерываний должны передавать управление сегменту кода с более высоким или равным уровнем привилегий. Обработчику не разрешается работать на уровне привилегий, который ниже уровня прерываемой задачи (если, конечно, он не является отдельной задачей). Из-за непредсказуемости возникновения прерываний и особых случаев требуется гарантировать невозможность нарушения правил защиты по привилегиям при обработке особого случая. Этого можно достичь двумя способами:

□ определить все обработчики особых случаев, не вызывающие переключения задачи, в сегментах кода с уровнем привилегий 0; такие обработчики будут действовать всегда, независимо от значения CPL программы;

□ определить все обработчики особых случаев, не вызывающие переключения задачи, в подчиненные сегменты кода.

Дата добавления: 2015-04-25