32. Дескрипторы

Дескриптор (англ. Descriptor) — дословно описатель, описательный элемент.

Файловый дескриптор

Все открытые файлы ссылаются к ядру через так называемые файловые дескрипторы. Файловый дескриптор — это неотрицательное целое число. Когда мы открываем существующий файл или создаем новый файл, ядро возвращает процессу файловый дескриптор.

По умолчанию Unix-шеллы связывают файловый дескриптор 0 со стандартным вводом процесса (терминал), файловый дескриптор 1 — со стандартным выводом (терминал), и файловый дескриптор 2 — со стандартной ошибкой (то есть то куда выводятся сообщения об ошибках). Это соглашение соблюдается многими Unix-шеллами и многими приложениями — и ни в коем случае не является составной частью ядра.

Стандарт POSIX.1 заменил «магические числа» 0,1,2 символическими константами STDIN_FILENO, STDOUT_FILENO и STDERR_FILENO соответственно.

Файловые дескрипторы могут принимать значения от 0 до OPEN_MAX. Старые версии UNIX имели верхний предел до 19, позволяя одному процессу открывать до 20 файлов. Сейчас это значение увеличено до нескольких тысяч.

Дескриптор сегмента — служебная структура в памяти, которая определяет сегмент. Длина дескриптора равна восьми байтам.

-База (жёлтые поля, 32 бита) — начало сегмента в линейной памяти

-Лимит (красные поля, 20 бит) — (размер сегмента в байтах)-1 (База+Лимит = линейный адрес последнего байта)

-Права доступа (синие поля, 12 бит) — флаги, определяющие наличие сегмента в памяти, уровень защиты, тип, разрядность + один пользовательский флаг.

Дескриптор шлюза — служебная структура данных, служащая для различных переходов. Используется только в защищённом режиме. В реальном режиме некоторым аналогом может служить дальний адрес. Длина дескриптора стандартна и равна восьми байтам.

Смещение (англ. Offset, жёлтые поля) — смещение процедуры в сегменте кода;

Селектор (англ. Selector, оранжевое поле) — селектор сегмента процедуры, на который происходит переход. Может быть сегментом кода или TSS;

Количество параметров (англ. Words count, голубое поле, биты 32-36) — количество слов (16-разрядный стек) или двойных слов (32-разрядный стек), копируемых из стека вызывающей программы в стек вызываемой процедуры. Актуально только при смене уровня привилегий; используется только в шлюзах вызова (Call Gate)

Тип/права доступа (голубые поля, биты 40-47) — права доступа к шлюзу и его тип (см. Дескриптор сегмента — типы системных сегментов).

Селектор и смещение составляют обычный дальний адрес точки входа в процедуру.

При выполнении дальних команд CALL, JMP с указанием селектора шлюза, значение смещения, указываемого в команде игнорируется.

Алгоритм перехода с использованием шлюза:

Если уровень привилегий вызываемого сегмента кода численно меньше CPL, то происходит смена стека: из соответствующих полей TSS загружаются новые значения SS, (E)SP;

Если была смена стека, то в новый стек сохраняется предыдущие значения SS, (E)SP (до вызова);

Если была смена стека, а шлюз является шлюзом вызова, то в новый стек копируются WC слов/двойных слов из стека вызывающей программы;

Если это шлюз прерывания или ловушки, то сохраняется значение (E)Flags;

Сохраняется текущее значение CS, (E)IP;

Из дескриптора шлюза в регистры CS:(E)IP загружается новый дальний адрес, указанный в соответствующих полях дескриптора;