Windows内核读书笔记——Windows异常分发处理机制

IDT是处理异常，实现操作系统与CPU的交互的关口。

系统在初始化阶段会去填写这个结构。

IDT的每一个表项都成为门描述符，因为IDT的功能就像大门一样，从一个空间跳到另一个空间去执行。

IDT中包含三种门描述符

• 任务门描述符：用于任务切换
• 中断门描述符：用于描述中断处理例程
• 陷阱们描述符：用于描述异常处理例程

CPU如何使用IDT

cpu首先根据IDTR找到IDT，再利用向量号码找到门描述符。再去判断门描述符的类型，如果是任务描述符，CPU会执行硬件方式的任务切换，切换到描述符所定义的线程。

如果是陷阱或中断描述符，那么会去调用处理例程。X64架构不支持硬件方式的任务切换，也就不再存在任务门了。

在调用处理例程之前，CPU会把EFLAGS、CS、EIP压入栈，如果发生的异常有错误代码则把错误代码也压入堆栈。

windows系统使用EXCEPTION_RECORD结构描述异常。

1 typedef struct _EXCEPTION_RECORD {
2   DWORD                    ExceptionCode;//异常代码
3   DWORD                    ExceptionFlags;//异常标志
4   struct _EXCEPTION_RECORD  *ExceptionRecord;//相关的另一个异常
5   PVOID                    ExceptionAddress;//异常发生的地址
6   DWORD                    NumberParameters;//参数数组中的参数个数
7   ULONG_PTR                ExceptionInformation[EXCEPTION_MAXIMUM_PARAMETERS];//参数数组
8 } EXCEPTION_RECORD, *PEXCEPTION_RECORD;

异常代码，可以认为是异常的别称，有的异常有异常代码有的则没有。

CommonDispatchException函数会在栈中生成一个EXCEPTION_RECORD结构，把当前的数据情况写入到这个结构中。

然后会以这个结构为参数调用KiDispatchException来分发异常。

软件异常，软件异常是通过直接或间接调用内核函数NtRaiseException产生的，用户层也可调用这个函数，用户层导出了一个RaiseException函数在kernel32.dll中，供用户产生一个自定义的异常。

RaiseException函数的实现原理是把相应的参数放入EXCEPTION_RECORD结构中，调用RtlRaiseException函数，这个函数把当前的线程上下文放入CONTEXT结构中，然后调用NtRaiseException。

NtRaiseException内部实现函数是KiRaiseException

 1   //来自WRK1.2
 2    NTSTATUS
 3    KiRaiseException (
 4        IN PEXCEPTION_RECORD ExceptionRecord,//异常记录
 5        IN PCONTEXT ContextRecord,//线程上下文结构
 6        IN PKEXCEPTION_FRAME ExceptionFrame,//不使用，为空
 7        IN PKTRAP_FRAME TrapFrame,//栈帧基地址
 8        IN BOOLEAN FirstChance//表示是第一轮还是第二轮处理
 9       )
10
11 {
12     //省略了部分内容
13     //把ContextRecord复制到当前线程的内核栈中
14     KeContextToKframes(TrapFrame,
15                        ExceptionFrame,
16                        ContextRecord,
17                        ContextRecord->ContextFlags,
18                        PreviousMode);
19     //把异常记录中的异常代码最高位清零，这样可以分辨出软件异常和CPU异常
20     ExceptionRecord->ExceptionCode &= ~KI_EXCEPTION_INTERNAL;
21     //调用分发异常的函数
22     KiDispatchException(ExceptionRecord,
23                         ExceptionFrame,
24                         TrapFrame,
25                         PreviousMode,
26                         FirstChance);
27
28     return STATUS_SUCCESS;
29 }