Windows进程与线程学习笔记（八）—— 线程切换与TSS/FS

Windows进程与线程学习笔记（八）—— 线程切换与TSS/FS

• 前言
• 要点回顾
• 线程切换与TSS
• 内核堆栈
• 调用API进0环
• 实验：分析SwapContext
• 线程切换与FS
• 段描述符结构
• 分析SwapContext
• 总结

前言

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要点回顾

1. SwapContext这个函数是Windows线程切换的核心，无论是主动切换还是系统时钟导致的线程切换，最终都会调用这个函数
2. 在这个函数中除了切换堆栈意外，还做了很多其他的事情，了解这些细节对我们学习操作系统至关重要
3. 本篇将学习线程切换与TSS、FS的关系

线程切换与TSS

描述：Intel设计TSS的目的是为了任务切换，但Windows与Linux并没有使用，而是采用堆栈来保存线程的各种寄存器
思考：一个CPU只有一个TSS，但是线程很多，如何用一个TSS来保存所有线程的ESP0？

内核堆栈

调用API进0环

普通调用：通过TSS.ESP0得到0环堆栈
快速调用：从MSR得到一个临时0环栈，代码执行后仍然通过TSS.ESP0得到当前线程0环堆栈

实验：分析SwapContext

线程切换与TSS相关部分

地址 4059D0 处，EAX 的来源

线程切换对TSS的其它操作

线程切换与FS

描述：

1. FS:[0]寄存器在3环时指向TEB，进入0环后FS:[0]指向KPCR
2. 系统中同时存在很多个线程，这就意味着FS:[0]在3环时指向的TEB要有多个(每个线程一份)

思考：在实际的使用中我们发现，当我们在3环查看不同线程的FS寄存器时，FS的段选择子都是相同的，那么如何实现通过一个FS寄存器指向多个TEB？

段描述符结构

分析SwapContext

总结

1. Windows进行线程切换时，只是将ESP0与Cr3存储到了TSS中，其它都没有改变
2. Windows进行线程切换时，通过修改KPCR的Base达到切换FS段寄存器的目的