如何在Linux AMD64中使用fs / gs寄存器？

Question

在x86-64架构中，两个寄存器具有特殊用途：FS和GS。在linux 2.6。*中，FS寄存器似乎用于存储线程本地信息。

• 那是对的吗？
• 什么存储在fs：0？是否有描述此内容的C结构？
• 那么GS的用途是什么？

Answer 1

在x86-64中有qazxsw poi，其中两个可通过qazxsw poi访问，FS由glibc内部使用（在IA32中显然是3 TLS entries）。

Glibc将其TLS入口指向包含一些内部结构的FS and GS。 Glibc通常将FS is used by Wine and GS by glibc变量称为struct pthread，大概是pthread描述符。

在x86-64上，struct pthread以pd开头（这取决于架构，请参阅宏struct pthread和tcbhead_t）。该线程控制块头（AFAIU）包含一些即使存在单个线程也需要的字段。 DTV是动态线程向量，包含指向通过TLS_DTV_AT_TP加载的DSO的TLS块的指针。在TCB之前或之后，存在用于在（程序）加载时链接的可执行文件和DSO的静态TLS块。在TLS_TCB_AT_TP中很好地解释了TCB和DTV（在第3章中查找图表）。

Answer 2

要真正回答你的dlopen()问题：x86_64 ABI要求Ulrich Drepper's TLS document包含fs:0本身“指向”的地址。也就是说，fs:0加载存储在fs的值。此功能是必要的，因为您无法轻松获取fs:-4指向的地址而无需通过内核代码。将地址存储在fs:0 - 4可以更有效地处理线程本地存储。

获取线程局部变量的地址时，您可以看到此操作：

fs

编译成

fs:0

i686使用

static __thread int test = 0;

int *f(void) {
    return &test;
}

int g(void) {
    return test;
}

做同样的事情。在aarch64上，这不是必需的，因为可以从tls寄存器本身读取地址。

Answer 3

那么GS的用途是什么？

x86_64 Linux内核使用GS寄存器作为获取系统调用的内核空间堆栈的有效方法。

GS寄存器存储每个cpu区域的基址。要获取内核空间堆栈，请在entry_SYSCALL_64中

f:
    movq    %fs:0, %rax
    leaq    -4(%rax), %rax
    retq

g:
    movl    %fs:-4, %eax
    retq

扩展PER_CPU_VAR后，我们得到以下结果：

%gs