在用户空间和内核空间之间切换线程的fs段寄存器

Question

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fs段寄存器如何指向TEB和KPCR。这些数据结构是否保存在线程的用户栈和内核栈上？所以当一个线程从用户态切换到内核态时，包含指向TEB指针的fs段寄存器被保存到线程的用户栈中，然后将指向KPCR的内核fs段寄存器加载回fs段寄存器，这是fs段寄存器指向TEB和KPCR的方式吗？

- user2153720

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你有什么实际的编程问题吗？这听起来像是无聊的好奇心。 - Raymond Chen

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这正是它的含义。我正在阅读一篇文章，它指出fs段寄存器指向KPCR和TEB。 - user2153720

2个回答

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因此，fs段寄存器肯定指向kpcr。在windbg中查看并发出“dt nt！_kpcr”后，kpcr中的第一个结构是NtTib或TEB中的第一个结构，因此当人们说fs指向KPCR和TEB时，实际上fs指向KPCR，而TIB / TEB是KPCR中的第一个数据结构。

- user2153720

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可以查看英文原文，
原文链接

- Alexey Frunze · Accepted Answer

FS寄存器与LDT或GDT（本地/全局段描述符表）中的段基址相关联。 FS实际上是描述符表中的索引，并选择其中一个定义在表中的段。

当您通过FS（使用指令中的FS段重写前缀）访问内存时，您将访问虚拟地址等于指令中的地址加上段基址。

该段基址必须与特定线程控制数据结构的位置相一致。因此，当创建具有其特定控制数据结构的线程时，基址被设置为指向该数据。

这些位置对于同一进程中的不同线程是不同的，因为它们共享内存，不应该踩到彼此的结构上。上下文切换要么只更新FS以指向不同的段，要么更新描述符表中段的基址，然后重新加载FS，以便CPU观察到更改。

当线程从用户模式转换到内核模式时，内核视FS及其所指向的内容为不可信。我期望内核重新加载FS，并使用指向内核端的线程特定数据结构的值来重新加载。在返回时，应恢复用户模式FS。实际上，事情可能会更加复杂，但这应该可以给您一个想法。

在64位模式下，甚至有SWAPGS指令来快速交换GS寄存器的内容，其作用类似于32位模式中的FS。