加载GDT时操作系统触发三重故障的技术求助

加载GDT（全局描述符表）时触发三重故障，参考过OSDEV的GDT相关文档。

怀疑有问题的汇编代码 #

global loadGDT
loadGDT:
    mov ax, [esp + 4]
    mov [gdtr], ax
    mov eax, [esp + 8]
    mov [gdtr + 2], eax
    lgdt [gdtr]
    ret

global reloadSegments
reloadSegments:
    jmp 0x00:.reload_cs
.reload_cs:
   mov   ax, 0x00
   mov   ds, ax
   mov   es, ax
   mov   fs, ax
   mov   gs, ax
   mov   ss, ax
   ret

段配置信息 #

• 代码段：
  • 基址：0
  • 限长：0xFFFFF
  • 访问字节：10011011
  • 标志位：1000
• 数据段：
  • 基址：0
  • 限长：0xFFFFF
  • 访问字节：10010011
  • 标志位：1000

原本使用0x08和0x10作为段选择子，因基址都是0改成0，故障依旧。

补充的C代码 #

#include <gdt.h>

uint64_t GDTEntryToInt(SegmentDescriptor descriptor){
    uint64_t rv = 0;
    rv = rv | ((descriptor.limit & 0xFFFF) << 0);
    rv = rv | ((descriptor.base & 0xFFFFF) << 16);
    rv = rv | ((descriptor.accessByte & 0xFF) << 40);
    rv = rv | ((descriptor.limit & 0xF0000) << 48);
    rv = rv | ((descriptor.flags & 0xF) << 52);
    rv = rv | ((descriptor.base & 0xFF0000) << 56);
}


void GDT_Load(){
    gdt[0] = 0;
    SegmentDescriptor codeDescriptor;
    codeDescriptor.base = 0;
    codeDescriptor.limit = 0xFFFFF;
    codeDescriptor.accessByte = GDT_PRESENT | GDT_RING_KERNEL | GDT_DATA_OR_CODE_SEGMENT | GDT_CODE_SEGMENT | GDT_CODE_ONLY_RING_SET | GDT_CODE_READABLE | GDT_ACCESSED;
    codeDescriptor.flags = GDT_GRANULARITY | GDT_16BIT_PROTECTED_SEGMENT;
    SegmentDescriptor dataDescriptor;
    dataDescriptor.base = 0;
    dataDescriptor.limit = 0xFFFFF;
    dataDescriptor.accessByte = GDT_PRESENT | GDT_RING_KERNEL | GDT_DATA_OR_CODE_SEGMENT | GDT_DATA_SEGMENT | GDT_DATA_GROW_UP | GDT_DATA_WRITEABLE | GDT_ACCESSED;
    dataDescriptor.flags = GDT_GRANULARITY | GDT_16BIT_PROTECTED_SEGMENT;
    gdt[1] = GDTEntryToInt(codeDescriptor);
    gdt[2] = GDTEntryToInt(codeDescriptor);
    g_GDTR.offset = (uint32_t)gdt;
    g_GDTR.size = sizeof(gdt) - 1;
    loadGDT(g_GDTR.size, g_GDTR.offset);
    reloadSegments();
}

核心问题与修复方法 #

1. GDTEntryToInt函数缺失返回值
   函数最后未添加return rv;，导致生成的GDT条目是随机垃圾值，直接破坏GDT结构。修复后函数末尾加上return rv;。

2. GDT条目初始化错误
   gdt[2] = GDTEntryToInt(codeDescriptor);错误地将数据段位置赋值为代码描述符，应改为gdt[2] = GDTEntryToInt(dataDescriptor);。

3. 段选择子使用错误

   • reloadSegments中jmp 0x00:.reload_cs使用空描述符的选择子0x00，无法正确加载代码段，应改为代码段选择子0x08（对应GDT第1个非空条目）。
   • 后续加载数据段寄存器时，同样不能用0x00，应使用数据段选择子0x10（对应GDT第2个非空条目）。修改后的reloadSegments代码：

     global reloadSegments
     reloadSegments:
         jmp 0x08:.reload_cs
     .reload_cs:
        mov   ax, 0x10
        mov   ds, ax
        mov   es, ax
        mov   fs, ax
        mov   gs, ax
        mov   ss, ax
        ret
     

4. 确认GDTR结构匹配
   确保gdtr的结构是低2字节为size，高4字节为基址，与汇编中mov [gdtr], ax（存size）、mov [gdtr+2], eax（存基址）的操作一致。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者bessieTheBoy