get_fs()和set_fs()解析

 

在内核中使用有些系统调用（如打开，写文件等操作）需要使用get_fs,set_fs对他们进行保护。如：
oldfs=get_fs();   

set_fs(KERNEL_DS);   

filp->f_op->write(filp,buf,size,&filp->f_pos);   

set_fs(oldfs);

        只有使用上面的方法，才能在内核中使用open,write等的系统调用。其实这样做的主要原因是open,write的参数在用户空间，在这些系统调用 的实现里需要对参数进行检查，就是检查它的参数指针地址是不是用户空间的。系统调用本来是提供给用户空间的程序访问的，所以，对传递给它的参数（比如上面 的buf），它默认会认为来自用户空间，在->write()函数中，为了保护内核空间，一般会用get_fs()得到的值来和USER_DS进行 比较，从而防止用户空间程序“蓄意”破坏内核空间。 为了解决这个问题； set_fs(KERNEL_DS)将其能访问的空间限制扩大到KERNEL_DS,这样就可以在内核顺利使用系统调用了！

我们这里以open系统调用为例子,它最终会调用下面所示的函数:

satic

int do_getname(const char __user *filename, char *page) {  

      int retval;  unsigned long len = PATH_MAX;

      if (!segment_eq(get_fs(), KERNEL_DS)) {

      if ((unsigned long) filename >= TASK_SIZE)    

      return -EFAULT;  

}

其 中就会对char __user *filename这个用户指针进行判断，如果它不是segment_eq(get_fs(), KERNEL_DS)就需要如上面描述的检查它的指针是不是用户空间指针。内核使用系统调用参数肯定是内核空间，为了不让这些系统调用检查参数所以必须设 置  set_fs(KERNEL_DS)才能使用该系统调用.

       file->f_op->write的流程可能会调用access_ok->__range_ok,而__range_ok会判断访问 的buf是否在0~addr_limit之间，如何是就ok,否则invalid，这显然是为用户准备的检查。addr_limit一般设为 __PAGE_OFFSET,在内核空间，buf肯定>__PAGE_OFFSET,必须修改addr_limit,这就是set_fs的由来。

 

1. #define MAKE_MM_SEG(s) ((mm_segment_t) { (s) })
2. 
   
3. 
   
4. 
   
5. /* addr_limit is the maximum accessible address for the task. we misuse
6. 
   
7. * the KERNEL_DS and USER_DS values to both assign and compare the
8. 
   
9. * addr_limit values through the equally misnamed get/set_fs macros.
10. 
    
11. * (see above)
12. 
    
13. */
14. 
    
15. 
    
16. 
    
17. #define KERNEL_DS MAKE_MM_SEG(0xFFFFFFFF)
18. 
    
19. #define USER_DS MAKE_MM_SEG(TASK_SIZE)
20. 
    
21. 
    
22. 
    
23. #define get_ds() (KERNEL_DS)
24. 
    
25. #define get_fs() (current_thread_info()->addr_limit)
26. 
    
27. #define set_fs(x) (current_thread_info()->addr_limit = (x))
28. 
    
29. 
    
30. 
    
31. #define segment_eq(a,b) ((a).seg == (b).seg)

 

1. /* how to get the thread information struct from C */
2. 
   
3. static inline struct thread_info *current_thread_info(void)
4. 
   
5. {
6. 
   
7.        struct thread_info *ti;
8. 
   
9.        __asm__("and.d $sp,%0; ":"=r" (ti) : "0" (~8191UL));
10. 
    
11.        return ti;
12. 
    
13. }

 

1. struct thread_info {
2. 
   
3.        struct task_struct *task; /* main task structure */
4. 
   
5.        struct exec_domain *exec_domain;/* execution domain */
6. 
   
7.        unsigned long flags; /* thread_info flags (see TIF_*) */
8. 
   
9.        mm_segment_t addr_limit; /* user-level address space limit */
10. 
    
11.        __u32 cpu; /* current CPU */
12. 
    
13.        int preempt_count; /* 0=premptable, <0=BUG; will also serve as bh-counter */
14. 
    
15.        struct restart_block restart_block;
16. 
    
17. }; 
18.  
19. From:http://blog.chinaunix.net/uid-24237502-id-35023.html

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