学习内核的本质其实是学习操作系统的原理
内核可以分成两类：
- 宏内核：追求性能，大部分系统代码放在0环，代表：Linux
- 微内核：追求维护性，大部分系统代码在3环，代表：Minix（Linux作者老师的作品），其中著名的设计：动态链接库，在Windows中也使用
Windows算是微内核和宏内核特点都具有的操作系统。
80x86处理器的工作模式
8086处理器有三种工作模式，分别是：实模式，保护模式，虚拟86模式，其中关系为：
16位汇编中 iret可以进入保护模式。
分段式内存管理
如何保证操作内存的动作是否合法？
GDT、LDT
操作系统通电后进入实模式，做了一系列初始化的动作后进入到保护模式，在保护模式中，CPU执行所有和内存有关的操作都会通过查表来确定操作是否合法，这个表就是GDT和LDT表，表的格式由CPU厂商决定，所以为了能兼容多款CPU，操作系统代码里多用条件宏来实现。
地址的转换
- 逻辑地址：在程序调试中见到的地址，实际上是：段+偏移的形式
- 线性地址：逻辑地址转物理地址的中间层，逻辑地址是段中的偏移地址然后加上基地址就是线性地址。
- 物理地址：物理内存条上的真实地址
逻辑地址如何转换到物理地址？
首先通过逻辑地址的偏移查第一次表得到线性地址，再查第二次表得到物理地址。为什么要查第二次表呢？因为第二张表实际上是为了实现虚拟内存，那么就是说这段内存可能是在磁盘上的，访问的时候会先查表，然后从磁盘上调到内存中，有些情况下（关闭了虚拟内存）查第一次表的结果等价于物理地址。
为什么要叫线性地址？
从逻辑地址转换到线性地址，是一块平坦且连续的地址，实际上对应到物理地址上，并不是连续的。
如何计算线性地址的范围？
例如：
- 设段A的基地址等于00012345H，段界限等于5678H，并且段界限以字节为单位(G=0)，那么段A对应线性地址空间中从00012345H-000179BDH的区域。
- 如果段界限以4K字节为单位 (G=1)，那么段A对应线性地址空间中从00012345H-0568B344H(=00012345H+5678000H+0FFFH) 的区域。
如何从逻辑地址 ===查表===>> 线性地址
这个表也叫做分段表，结构如下图
这种奇葩的做法来源于为了兼容286的历史遗留问题。
描述符
用于表示上述定义段的三个参数的数据结构称为描述符。每个描述符长8个字节。在保护方式下，每一个段都有一个相应的描述符来描述。
存储段描述符
存储段是存放可由程序直接进行访问的代码和数据的段。存储段描述符描述存储段，所以存储段描述符也被称为代码和数据段描述符。
描述符是一个8个字节的结构，具体结构如下：
Limit 0:15项和Limit 16:19项一起构成20位的段界限。20位的段界限最大值为0xFFFFF,单位是字节或者分页（有Flags项Gr位来确定）。在分页机状态下最大可以表达4G的内存空间。
Base0:23项和Base24:31一起构成32位的段基址，是线性还是物理地址也取绝于分页机制是否开启。
整个的解析结构如下图：
Access Byte
Pr位：存在位，对于一个有效的内存分段此值必定为1。
Privl位：优先级位（2位），取值从0-3，对应Ring0-Ring3级别。
注：Privl右面那一位为1时表示此描述符对应是代码段和数据段，否则为系统或者各种门描述符。
Ex位：可执行位，为1时表示此描述符对应是代码段，否则为数据段。
DC位：（1）对于数据段，表于数据段的增长方向，0表示向上。1表示向下，也就是偏移大于段基址。（2）对于代码段，表示是否遵循一致原则。（当此位为1时，也就是遵循一致原则，不同优先级代码跳转时，优先级同目标代码所在段一致。为0时，刚跳转时优先级不变。）
RW位：读写位，（1）对于数据段，为1时表示可写，为0时表示不可写。数据段总是可读。（2）对于代码段，为1时表示可读，为0时表示不可读。代码段总是不可写。
Ac位：保留位，设置为0，当被访问过时系统将其改写为1。
Flags
Gr位：表示段界限的单位也叫做粒度，为1时表示单位为4KB（一个页面），为0时表示单位为1字节。
Sz位：区分是16位保护模式，还是32位保护模式。你可以同时有两种类型描述符在同一个GDT中。
from：http://wiki.osdev.org/Global_Descriptor_Table；https://bbs.pediy.com/thread-150705.htm
全局和局部描述符表
每个任务的局部描述符表LDT含有该任务自己的代码段、数据段和堆栈段的描述符，也包含该任务所使用的一些门描述符，如任务门和调用门描述符等。随着任务的切换，系统当前的局部描述符表LDT也随之切换。
全局描述符表GDT含有每一个任务都可能或可以访问的段的描述符，通常包含描述操作系统所使用的代码段、数据段和堆栈段的描述符，也包含多种特殊数据段描述符，如各个用于描述任务LDT的特殊数据段等。在任务切换时，并不切换GDT。
通过LDT可以使各个任务私有的各个段与其它任务相隔离，从而达到受保护的目的。通过GDT可以使各任务都需要使用的段能够被共享。
GDT存储在GDTR寄存器， 通过汇编指令LGDT载入。它的操作码是一个结构的地址，这个结构描述GDT的大小和地址。共6个字节，如下：
- Size项（2个字节）是GDT的字节数减1（这也意味着GDT大小不可能为0）。2个字节对应最大值是65535，也就是说一个GDT最大也就是65536字节(8192个内存分段）。
- Offset项（4个字节）指向GDT的线性地址（未开启分页机制则是物理地址）。
LDT存在LDTR寄存器中，存有局部进程的描述符表，LDTR中的内容根据线程的切换不停切换，表中的内容由操作系统来修改，若我们拿到0环权限，自己修改LDTR，改到目标进程，那么修改自己的内存就相当于修改了目标进程的内存，这是内核修改的一个经典招式
通过段选择子确定逻辑地址到物理地址的转化
段选择子
在保护方式下，虚拟地址空间(相当于逻辑地址空间)中存储单元的地址由段选择子和段内偏移两部分组成。段选择子长16位，在32位程序下，CPU的段寄存器中保存的就是选择子，其格式如下表所示：
- 段选择子的高13位是描述符索引(Index)：所谓描述符索引是指描述符在描述符表中的序号。
（windows不使用这种CPU的做法，而Linux使用） - 段选择子的第2位是引用描述符表指示位，标记为TI(Table Indicator)，TI=0指示从全局描述符表GDT中读取描述符；TI=1指示从局部描述符表LDT中读取描述符。
- RPL：特权级描述符，CPU比较这一项个描述符的特权级判断访问操作是否能进行下去
具体通过逻辑地址查找线性地址的例子：
现有逻辑地址：23:13ac34b，假如段寄存器中的的选择子Index为：0000000000100，RPL：11，先比对，是三环程序，继续操作，去LDT表中的第4项拿到段首地址，加上偏移13ac34b，得到线性地址。
