特权级

我们来介绍一下关于x86平台的特权级代码保护，这是CPU状态切换很重要的内容。而详细切换过程请结合下面一章来思考。

特权级代码的保护：

• x86 平台 CPU 有 0、1、2、3 四个特权级，其中 level0 是最高特权级，可以执行所有指令。

• level3 是最低特权级，只能执行算数逻辑指令，很多特殊操作（例如 CPU 模式转换，I/O 操作指令。这会影响系统安全！！！）都不能在这个级别下进行。

• 现代操作系统往往只使用到 level0 和 level3 两个特权级，操作系统内核运行时，系统处于 level0（即 CS 寄存器的低两位为 00b），而用戶程序运行时系统处于 level3（即 CS 寄存器的低两位为 11b）。

• x86 平台使用 CPL、DPL、RPL 来对代码、数据的访存进行特权级检测：

  • CPL（current privilege level）为 CS 寄存器的低两位，表示当前指令的特权级。

  • DPL（discriptor privilege level）为描述符中的 DPL 字段，表示访存该内存段的最低特权级（有时表示访存该段的最高特权级，比如 Conforming-Code Segment）。

  • RPL（requested privilege level）为 DS、ES、FS、GS、SS寄存器的低两位，用于对 CPL 表示的特权级进行补充。

  • 一般情况下，同时满足 CPL ≤ DPL，RPL ≤ DPL 才能实现对内存段的访存，否则产生 #GP 异常。

• 基于中断机制可以实现对特权级代码的保护。