浅谈tss
浅谈栈中埋了一个坑：当用户态线程system call时，在哪里可以获取到该线程的内核栈地址呢？
答案是tss。
本文内容部分源于x86体系下linux中的任务切换与TSS。
什么是tss
tss(task status segment)就是一个段内存。tss中存储了相关信息，例如内核栈的地址。
tss的内存地址存放在tr寄存器中。
背景知识
x86的分段机制。
强烈推荐《系统虚拟化》2.2.3节对于分段机制的介绍。这里mark一下我的笔记：
CS、DS、 SS等段寄存器，存放的是当前程序的各个段的段选择符。为了加速段描述符的访问，x86在段寄存器后增加了一个程序不可见的段描述符寄存器。
为了加速对GDT和LDT的访问，x86提供了GDTR寄存器和LDTR寄存器。
GDTR：包括一个 32 位的基地址（base） 和一个 16 位长度（limit）
LDTR： 结构同段寄存器（包括对程序不可见的段描述符寄存器）
tr 寄存器是段寄存器。
tss 介绍
tss保存不同特权级别下任务所使用的寄存器，特别重要的是esp，因为比如中断后，涉及特权级切换时(一个任务切换)，首先要切换栈，这个栈显然是内核栈，那么如何找到该栈的地址呢，这需要从tss段中得到，这样后续的执行才有所依托(在x86机器上，c语言的函数调用是通过栈实现的)。只要涉及低特权环到高特权环的任务切换，都需要找到高特权环对应的栈，因此需要esp2，esp1，esp0起码三个esp，然而linux只使用esp0。
Intel sdm vs linux kernel
intel
intel的建议：为每一个进程准备一个独立的tss段，进程切换的时候切换tr寄存器使之指向该进程对应的tss段，然后在任务切换时(比如涉及特权级切换的中断)使用该段保留所有的寄存器。
linux kernel
linux的做法：
- linux没有为每一个进程都准备一个tss段，而是每一个cpu使用一个tss段，tr寄存器保存该段。进程切换时，只更新唯一tss段中的esp0字段，esp0保存新进程的内核栈地址。
- linux的tss段中只使用esp0和iomap等字段，不用它来保存寄存器，在一个用户进程被中断进入ring0的时候，tss中取出esp0，然后切到esp0，其它的寄存器则保存在esp0指示的内核栈上，而不保存在tss中。
- 结果，linux中每一个cpu只有一个tss段，tr寄存器永远指向它。符合x86处理器的使用规范，但不遵循intel的建议，这样的后果是开销更小了，因为不必切换tr寄存器了。
参考资料：