https://www.dafei.me/tags/msr/ Recent content in MSR on 大飞的博客 Hugo zh-cn Wed, 06 May 2026 10:00:00 +0000 https://www.dafei.me/posts/os-10-syscall/ Wed, 06 May 2026 10:00:00 +0000 https://www.dafei.me/posts/os-10-syscall/ <p>前几章的&quot;进程&quot;其实是假的——它们直接跑在内核态，和内核同等权限，可以随意读写任何内存、操作任何硬件。</p> <p>真实的操作系统里，用户程序跑在<strong>用户态</strong>（Ring 3），权限受限，不能直接操作硬件。需要内核帮忙时，必须通过<strong>系统调用</strong>这扇受控的门进入内核，做完事再回去。</p> <p>这一章实现 <code>syscall</code> / <code>sysret</code>：用户态和内核态之间最快速的切换机制。</p> <hr> <h2 id="两种特权级">两种特权级</h2> <p>x86-64 有 4 个特权级（Ring 0～3），操作系统只用两个：</p> <ul> <li><strong>Ring 0（内核态）</strong>：可以执行任何指令，访问任何地址，操作 CR3、MSR 等特权寄存器</li> <li><strong>Ring 3（用户态）</strong>：不能执行特权指令，访问不属于自己的内存会触发 #GP 或 Page Fault</li> </ul> <p>CS 段寄存器的低 2 位（<strong>CPL</strong>，Current Privilege Level）表示当前特权级。<code>syscall</code> 指令把 CPL 从 3 切到 0，<code>sysret</code> 把 CPL 从 0 切回 3。</p> <hr> <h2 id="为什么用-syscall-而不是中断">为什么用 syscall 而不是中断</h2> <p>早期 Linux 用 <code>int 0x80</code> 触发系统调用——软件中断，要保存完整的中断栈帧，走 IDT 查表，开销大。</p> <p><code>syscall</code> / <code>sysret</code> 是专门为系统调用设计的快速路径：不走 IDT，入口地址直接写在 MSR 里，省去了大量压栈操作。现代 x86-64 系统全部用这对指令。</p> <hr> <h2 id="配置-msr">配置 MSR</h2> <p><strong>MSR</strong>（Model Specific Register，型号特定寄存器，CPU 内部的一组控制寄存器，用 <code>rdmsr</code> / <code>wrmsr</code> 访问）控制 <code>syscall</code> 的行为。需要配置 4 个：</p>