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ما از `lazy_static` استفاده میکنیم زیرا ارزیابی کننده ثابت راست هنوز آن‌قدر توانمند نیست که بتواند این مقداردهی اولیه را در زمان کامپایل انجام دهد. ما تعریف میکنیم که ورودی صفرم IST پشته خطای دوگانه است (هر اندیس دیگری از IST نیز قابل استفاده است). سپس آدرس بالای یک پشته خطای دوگانه را در ورودی صفرم می‌نویسیم. ما آدرس بالایی را می‌نویسیم زیرا پشته‌های x86 به سمت پایین رشد می‌کنند، یعنی از آدرس‌های بالا به آدرس‌های پایین می‌آیند.
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ما هنوز مدیریت حافظه را پیاده سازی نکرده‌ایم، بنابراین روش مناسبی برای اختصاص پشته جدید نداریم. در عوض، فعلاً از یک آرایه `static mut` به عنوان حافظه پشته استفاده میکنیم. `unsafe` لازم است زیرا هنگام دسترسی به استاتیک‌های تغییرپذیر (ترجمه: mutable)، کامپایلر نمی‌تواند عدم وجود رقابت بین داده ها را تضمین کند. مهم است که یک `static mut` باشد و نه یک استاتیک تغییرناپذیر (ترجمه: immutable)، زیرا در غیر این صورت bootloader آن را به یک صفحه فقط خواندنی نگاشت می‌کند. ما در پست بعدی این را با یک تخصیص پشته مناسب جایگزین خواهیم کرد، سپس `unsafe` دیگر در این‌جا مورد نیاز نخواهد بود.
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ما هنوز مدیریت حافظه را پیاده سازی نکرده‌ایم، بنابراین روش مناسبی برای اختصاص پشته جدید نداریم.
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در عوض، فعلاً از یک آرایه `static mut` به عنوان حافظه پشته استفاده میکنیم.
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مهم است که یک `static mut` باشد و نه یک استاتیک تغییرناپذیر (ترجمه: immutable)، زیرا در غیر این صورت bootloader آن را به یک صفحه فقط خواندنی نگاشت می‌کند.
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توجه داشته باشید که این پشته خطای دوگانه فاقد صفحه محافظ در برابر سرریز پشته است. یعنی ما نباید هیچ کاری که اضافه شدن ایتمی در پشته شود را انجام دهیم زیرا سرریز پشته ممکن است حافظه زیر پشته را خراب کند.
Rust의 const evaluator가 위와 같은 TSS의 초기화를 컴파일 중에 진행하지 못해서 `lazy_static`을 사용합니다. IST의 0번째 엔트리가 더블 폴트 스택이 되도록 정합니다 (꼭 0번째일 필요는 없음). 그다음 더블 폴트 스택의 최상단 주소를 IST의 0번째 엔트리에 저장합니다. 스택의 최상단 주소를 저장하는 이유는 x86 시스템에서 스택은 높은 주소에서 출발해 낮은 주소 영역 쪽으로 성장하기 때문입니다.
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우리가 아직 커널에 메모리 관리 (memory management) 기능을 구현하지 않아서 스택을 할당할 정규적인 방법이 없습니다. 임시방편으로 `static mut` 배열을 스택 메모리인 것처럼 사용할 것입니다. 값 변경이 가능한 static 변수에 접근하는 경우 컴파일러가 데이터 경쟁 상태 (data race)의 부재를 보장하지 못해 `unsafe` 키워드가 필요합니다. 배열은 꼭 `static`이 아닌 `static mut`로 설정해야 하는데, 그 이유는 부트로더가 `static` 변수를 읽기 전용 메모리 페이지에 배치하기 때문입니다. 이후에 다른 글에서 이 임시적인 스택 메모리 구현을 정석적인 구현으로 수정할 계획이며, 그 후에는 스택 메모리 접근에 더 이상 `unsafe`가 필요하지 않을 것입니다.
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우리가 아직 커널에 메모리 관리 (memory management) 기능을 구현하지 않아서 스택을 할당할 정규적인 방법이 없습니다.
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임시방편으로 `static mut` 배열을 스택 메모리인 것처럼 사용할 것입니다.
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배열은 꼭 `static`이 아닌 `static mut`로 설정해야 하는데, 그 이유는 부트로더가 `static` 변수를 읽기 전용 메모리 페이지에 배치하기 때문입니다.
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이 더블 폴트 스택에 스택 오버플로우를 감지하기 위한 보호 페이지가 없다는 것에 유의해야 합니다. 더블 폴트 스택에서 스택 오버플로우가 발생하면 스택 아래의 메모리 영역을 일부 덮어쓸 수 있기 때문에, 더블 폴트 처리 함수 안에서 스택 메모리를 과도하게 소모해서는 안됩니다.
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@@ -124,10 +124,10 @@ For example, what happens if:
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Fortunately, the AMD64 manual ([PDF][AMD64 manual]) has an exact definition (in Section 8.2.9). According to it, a “double fault exception _can_ occur when a second exception occurs during the handling of a prior (first) exception handler”. The _“can”_ is important: Only very specific combinations of exceptions lead to a double fault. These combinations are:
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First Exception | Second Exception
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----------------|-----------------
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[Divide-by-zero],<br>[Invalid TSS],<br>[Segment Not Present],<br>[Stack-Segment Fault],<br>[General Protection Fault] | [Invalid TSS],<br>[Segment Not Present],<br>[Stack-Segment Fault],<br>[General Protection Fault]
The _Privilege Stack Table_ is used by the CPU when the privilege level changes. For example, if an exception occurs while the CPU is in user mode (privilege level 3), the CPU normally switches to kernel mode (privilege level 0) before invoking the exception handler. In that case, the CPU would switch to the 0th stack in the Privilege Stack Table (since 0 is the target privilege level). We don't have any user-mode programs yet, so we will ignore this table for now.
We use `lazy_static` because Rust's const evaluator is not yet powerful enough to do this initialization at compile time. We define that the 0th IST entry is the double fault stack (any other IST index would work too). Then we write the top address of a double fault stack to the 0th entry. We write the top address because stacks on x86 grow downwards, i.e., from high addresses to low addresses.
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We haven't implemented memory management yet, so we don't have a proper way to allocate a new stack. Instead, we use a `static mut` array as stack storage for now. The `unsafe` is required because the compiler can't guarantee race freedom when mutable statics are accessed. It is important that it is a `static mut` and not an immutable `static`, because otherwise the bootloader will map it to a read-only page. We will replace this with a proper stack allocation in a later post, then the `unsafe` will no longer be needed at this place.
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We haven't implemented memory management yet, so we don't have a proper way to allocate a new stack. Instead, we use a `static mut` array as stack storage for now. It is important that it is a `static mut` and not an immutable `static`, because otherwise the bootloader will map it to a read-only page. We will replace this with a proper stack allocation in a later post.
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Note that this double fault stack has no guard page that protects against stack overflow. This means that we should not do anything stack-intensive in our double fault handler because a stack overflow might corrupt the memory below the stack.
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