4-1 课堂练习4.1：段式内存管理

段式内存管理以段为单位分配内存空间，段内连续，段间可以不连续。段可以很大，比如数据段、代码段、栈段等。本实训分析 Linux 0.11 的段式内存管理技术。

第1关1 号进程 mynext 变量的逻辑地址与线性地址

任务描述

本关任务调试版本 1.3 内核并回答问题：

1. 1 号进程的函数调用 output_char() 所对应的第一条汇编指令的地址是多少？
2. 1 号进程的 mynext 变量所在的段地址和段内偏移是多少？该段地址对应到几号描述符？存放在哪个段描述符表中（GDT/LDT）？
3. 1 号进程的进程控制块中的 ldt 数组的起始地址是多少？其中 1 号和 2 号描述符里存放的段起始地址分别是多少？
4. 1 号进程的 mynext 变量所在的线性地址是多少？

相关知识

为了完成本关任务，你需要掌握： 1.如何查看 1 号进程的函数调用 output_char() 所对应的汇编指令； 2.如何计算 1 号进程的 mynext 变量的逻辑地址(段地址:段内偏移)； 3.段寄存器值(如 ds )的含义是什么； 4.如何查看进程的 LDT ； 5.如何从段描述符的值计算出段的起始地址。

环境准备

本实训 5 个关卡全部使用版本 1.3 内核进行调试，内核文件存放在/data/workspace/myshixun/exp1下。

实验过程及答案

实验过程

ls /data/workspace/myshixun/exp1
cp /data/workspace/myshixun/exp1/1.3.tgz ~/os

cd os/linux-0.11-lab
tar -zxvf ../1.3.tgz 1.3

rm -rf cur
ln -s 1.3 cur
ls

cd 1.3/linux
make

cd ../..
./rungdb

另开一个终端

cd os/linux-0.11-lab
./mygdb

答案

第2关0号进程 mynext 变量的逻辑地址与线性地址

任务描述

本关任务调试版本 1.3 内核回答问题：

1. 0 号进程的函数调用 output_char() 所对应的第一条汇编指令的地址是多少？
2. 0 号进程的 mynext 变量所在的段地址和段内偏移是多少？该段地址对应到几号描述符？存放在哪个段描述符表中（GDT/LDT）？
3. 0 号进程的进程控制块中的ldt数组的起始地址是多少？其中 1 号和 2 号描述符里存放的段起始地址分别是多少？
4. 0 号进程的 mynext 变量所在的线性地址是多少？

相关知识

为了完成本关任务，你需要掌握：

1. 如何查看 0 号进程的函数调用 output_char() 所对应的汇编指令；
2. 如何计算 0 号进程的 mynext 变量的逻辑地址(段地址:段内偏移)；
3. 段寄存器值(如 ds )的含义是什么；
4. 如何查看进程的 LDT ；
5. 如何从段描述符的值计算出段的起始地址。

编程要求

根据相关知识，修改版本 1.3 内核回答问题： 通过 gdb 调试查找答案，将第二关的答案填写在/data/workspace/myshixun/第二关.txt中。

1. 0 号进程的函数调用 output_char() 所对应的第一条汇编指令的地址是多少？

2. 0 号进程的 mynext 变量所在的段地址和段内偏移是多少？该段地址对应到几号描述符？存放在哪个段描述符表中（GDT/LDT）？

3. 0 号进程的进程控制块中的 ldt 数组的起始地址是多少？其中 1 号和 2 号描述符里存放的段起始地址分别是多少？

4. 0 号进程的 mynext 变量所在的线性地址是多少？

实验过程及答案

延用第一关配置，非必要不重新配置环境

实验过程

ls /data/workspace/myshixun/exp1
cp /data/workspace/myshixun/exp1/1.3.tgz ~/os

cd os/linux-0.11-lab
tar -zxvf ../1.3.tgz 1.3

rm -rf cur
ln -s 1.3 cur
ls

cd 1.3/linux
make

cd ../..
./rungdb

另开一个终端

cd os/linux-0.11-lab
./mygdb

答案

4-2 课堂练习4.1：段式内存管理

段式内存管理以段为单位分配内存空间，段内连续，段间可以不连续。段可以很大，比如数据段、代码段、栈段等。本实训分析 Linux 0.11 的段式内存管理技术。

第1关0号进程和1号进程的mynext变量的取值变化

任务描述

本关任务调试版本 1.3 内核回答问题：

1. 1 号进程的 output_char 函数调用会执行几次？
2. 每次调用时，1 号进程和 0 号进程的 mynext 变量的值分别是多少？

相关知识

为了完成本关任务，你需要掌握：

1. 如何查看 1 号进程的函数调用 output_char() 所对应的汇编指令；
2. 在 gdb 中如何正确查看 1 号进程的 mynext 变量的值；
3. 如何在断点被捕获时自动执行一组命令；
4. 段寄存器值(如 ds )的含义是什么；
5. 如何查看进程的 LDT 。

编程要求

根据相关知识，修改版本 1.3 内核回答问题： 通过 gdb 调试查找答案，将第三关的答案填写在/data/workspace/myshixun/第三关.txt中。

1. 1 号进程的 output_char 函数调用会执行几次？
2. 每次调用时，1 号进程和 0 号进程的 mynext 变量的值分别是多少？

实验过程及答案

实验过程

ls /data/workspace/myshixun/exp1
cp /data/workspace/myshixun/exp1/1.3.tgz ~/os

cd os/linux-0.11-lab
tar -zxvf ../1.3.tgz 1.3

rm -rf cur
ln -s 1.3 cur
ls

cd 1.3/linux
make

cd ../..
./rungdb

另开一个终端

cd os/linux-0.11-lab
./mygdb

由前两关实验我们得到了0号进程和1号进程的线性地址

答案

第2关LDTR 寄存器

任务描述

本关任务调试版本 1.3 内核回答问题：

1. 1 号进程（在用户态）运行时，LDTR 寄存器的值是多少？它指向 GDT 中的几号描述符？该段描述符内的段起始地址是多少？指向哪个进程的 ldt 数组？
2. 0 号进程（在用户态）运行时，LDTR 寄存器的值是多少？它指向 GDT 中的几号描述符？该段描述符内的段起始地址是多少？指向哪个进程的 ldt 数组？

相关知识

为了完成本关任务，你需要掌握：

1. 在 bochsdbg 中如何跟踪到 1 号进程（在用户态）运行时；
2. 如何查看 1 号进程的函数调用 output_char() 所对应的汇编指令；
3. 在 bochsdbg 中如何查看 LDTR 的值？其含义是什么？
4. 段寄存器值(如 DS )的含义是什么；
5. 如何查看进程的 LDT ；
6. 如何从段描述符的值计算出段的起始地址。

编程要求

根据相关知识，修改版本 1.3 内核回答问题： 通过 gdb 调试查找答案，将第四关的答案填写在/data/workspace/myshixun/第四关.txt中。

1. 1 号进程（在用户态）运行时，LDTR 寄存器的值是多少？它指向 GDT 中的几号描述符？该段描述符内存的段起始地址是多少？指向哪个进程的 ldt 数组？
2. 0 号进程（在用户态）运行时，LDTR 寄存器的值是多少？它指向 GDT 中的几号描述符？该段描述符内存的段起始地址是多少？指向哪个进程的 ldt 数组？

实验过程及答案

延用第一关配置，非必要不重新配置环境

实验过程

ls /data/workspace/myshixun/exp1
cp /data/workspace/myshixun/exp1/1.3.tgz ~/os

cd os/linux-0.11-lab
tar -zxvf ../1.3.tgz 1.3

rm -rf cur
ln -s 1.3 cur
ls

cd 1.3/linux
make

cd ../..
./rundbg

答案

 第3关内核代码段和数据段的段基址

任务描述

本关任务调试版本 1.3 内核回答问题：

1. 0 号进程执行到 sys_pause 时，默认数据段（CS）和默认数据段（DS）的值分别是多少？其基地址分别是多少？
2. 1 号进程执行到 sys_pause 时，默认数据段（CS）和默认数据段（DS）的值分别是多少？其基地址分别是多少？

相关知识

为了完成本关任务，你需要掌握：

1. 在 gdb 中如何查看全局描述符表；
2. 在 Linux 0.11 中，内核程序运行时访问的线性地址空间是什么?；
3. 在 bochsdbg 中如何查看 LDTR 的值？其含义是什么?；
4. 段寄存器值(如 DS )的含义是什么；
5. 如何从段描述符的值计算出段的起始地址。

编程要求

根据相关知识，修改版本 1.3 内核回答问题： 通过 gdb 调试查找答案，将第五关的答案填写在/data/workspace/myshixun/第五关.txt中。

1.0 号进程执行到 sys_pause 时，默认数据段（CS）和默认数据段（DS）的值分别是多少？其基地址分别是多少？ 2.1 号进程执行到 sys_pause 时，默认数据段（CS）和默认数据段（DS）的值分别是多少？其基地址分别是多少？

实验过程及答案

延用第一关配置，非必要不重新配置环境

实验过程

ls /data/workspace/myshixun/exp1
cp /data/workspace/myshixun/exp1/1.3.tgz ~/os

cd os/linux-0.11-lab
tar -zxvf ../1.3.tgz 1.3

rm -rf cur
ln -s 1.3 cur
ls

cd 1.3/linux
make

cd ../..
./rungdb

另开一个终端

cd os/linux-0.11-lab
./mygdb

答案