用户态触发中断时显存未写入，出现int 13错误码18问题排查

问题描述 #

用户态代码通过int指令触发中断后，中断处理程序本应在屏幕上显示'A'，但实际未生效。反而屏幕上出现的是int 13错误码18的提示，问题似乎出在将ds切换为内核段的步骤中。

中断处理程序代码 #

void irsHandler(intData data)
{
    char* vm = (char*) 0xb8000;
    vm[0] = 'A';
}

更新信息 #

GDT定义 #

gdt_start:
;first entry is always null (each entry is 8 bytes or 64 bits)
dd 0x0 ; 4 byte
dd 0x0 ; 4 byte

; GDT for code segment. base = 0x00000000, length = 0xfffff
gdt_code: 
dw 0xFFFF   ; segment length, bits 0-15
dw 0x0       ; segment base, bits 0-15
db 0x0       ; segment base, bits 16-23
db 10011010b ; flags (8 bits)
db 11000000b ; flags (4 bits) + segment length, bits 16-19
db 0x0       ; segment base, bits 24-31

; GDT for data segment. base and length identical to code segment
gdt_data:
dw 0xFFFF
dw 0x0
db 0x0
db 10010010b
db 11000000b
db 0x0

U_code: 
dw 0xFFFF    ; segment length, bits 0-15
dw 0x6000    ; segment base, bits 0-15
db 0x00      ; segment base, bits 16-23
db 11111010b ; flags (8 bits)
db 11000111b ; flags (4 bits) + segment length, bits 16-19
db 0x00       ; segment base, bits 24-31

; 用户态数据段
U_data:
dw 0xFFFF
dw 0x6000
db 0x00
db 11110010b
db 11000111b
db 0x00

gdt_tss:
dw TSS_SIZE-1      ; segment length, bits 0-15
dw tss             ; segment base, bits 0-15
db 0x0             ; segment base, bits 16-23
db 10001001b       ; access flags (8 bits)
db 00000000b       ; flags (4 bits) + segment length, bits 16-19
db 0x0             ; segment base, bits 24-31

gdt_end:

; GDT descriptor
gdt_descriptor:
dw gdt_end - gdt_start - 1 ; size (16 bit), always one less of its true size
dd gdt_start ; address (32 bit)

调用C处理程序的汇编Stub #

isr_common_stub:
pusha ; 将通用寄存器压栈

mov ax, ds ; eax低16位 = ds
push eax ; 保存数据段描述符

mov ax, 0x10  ; 内核数据段描述符
mov ds, ax
mov es, ax
mov fs, ax
mov gs, ax

call irsHandler ; 调用C处理函数

pop eax 
mov ds, ax
mov es, ax
mov fs, ax
mov gs, ax

popa
add esp, 8 ; 清理压入的错误码和ISR编号
sti
iret

可能的原因分析 #

• 栈平衡问题：add esp,8的操作需要对应中断触发时栈上的内容。如果触发的中断本身没有错误码，却执行了该操作，会导致栈指针偏移错误，后续iret执行时会读取错误的返回地址/段选择子，引发异常。
• TSS配置错误：从用户态进入内核态时，CPU依赖TSS切换到内核栈。如果TSS未正确初始化或加载，会导致栈切换失败，触发异常进而出现int 13错误。
• 中断向量表配置错误：若触发的中断对应的向量未指向isr_common_stub，可能意外触发了int 13的处理逻辑，而非目标中断程序。
• 段切换异常：切换ds到内核段（0x10）时，若栈中保存的用户态ds值无效，或切换过程中出现权限冲突，会引发段异常，中断原处理流程。
• 显存访问未生效：即使切换到内核段，若irsHandler因栈异常或函数调用约定不匹配未被正确执行，写入显存的代码根本没运行，自然不会显示'A'。

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