如何在64位Windows程序集中使用"GS:"(例如,移植TLS代码)

Question

用户空间程序如何在64位Windows(当前为XP-64)下配置"GS:"？
(通过configure,将GS:0设置为任意64位线性地址).

我正在尝试将"JIT"环境移植到最初为Win32开发的X86-64.

一个不幸的设计方面是相同的代码需要在多个用户空间线程(例如,"光纤")上运行.代码的Win32版本使用GS选择器,并生成正确的前缀来访问本地数据 - "mov eax,GS:[offset]"指向当前任务的正确数据.来自Win32版本的代码会将值加载到GS中,只要它有一个可以工作的值.

到目前为止,我已经能够发现64位窗口不支持LDT,因此Win32下使用的方法不起作用.但是,X86-64指令集包括"SWAPGS",以及在不使用传统分段的情况下加载GS的方法 - 但这仅适用于内核空间.

根据X64手册,即使Win64允许访问描述符 - 它没有 - 但是没有办法设置段基的高32位.设置这些的唯一方法是通过GS_BASE_MSR(和相应的FS_BASE_MSR - 在64位模式下忽略其他段基).WRMSR指令是Ring0,所以我不能直接使用它.

我希望有一个Zw*函数,允许我在用户空间或Windows API的其他一些黑暗角落中更改"GS:".我相信Windows仍然使用FS:对于自己的TLS,所以必须有一些机制？

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此示例代码说明了该问题.我提前为使用字节代码道歉 - VS不会为64位编译进行内联汇编,我试图将此作为一个文件保留用于说明目的.

程序在XP-32上显示"PASS",在XP-x64上不显示.

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#include <windows.h>
#include <string.h>
#include <stdio.h>


unsigned char GetDS32[] = 
            {0x8C,0xD8,     // mov eax, ds
             0xC3};         // ret

unsigned char SetGS32[] =
            {0x8E,0x6C,0x24,0x04,   // mov gs, ss:[sp+4] 
             0xC3 };                // ret

unsigned char UseGS32[] = 
           { 0x8B,0x44,0x24,0x04,   // mov eax, ss:[sp+4] 
             0x65,0x8B,0x00,        // mov eax, gs:[eax] 
             0xc3 };                // ret

unsigned char SetGS64[] =
            {0x8E,0xe9,             // mov gs, rcx
             0xC3 };                // ret

unsigned char UseGS64[] =       
           { 0x65,0x8B,0x01,         // mov eax, gs:[rcx]
             0xc3 };

typedef WORD(*fcnGetDS)(void);
typedef void(*fcnSetGS)(WORD);
typedef DWORD(*fcnUseGS)(LPVOID);
int (*NtSetLdtEntries)(DWORD, DWORD, DWORD, DWORD, DWORD, DWORD);

int main( void )
{
    SYSTEM_INFO si;
    GetSystemInfo(&si);
    LPVOID p = VirtualAlloc(NULL, 1024, MEM_COMMIT|MEM_TOP_DOWN,PAGE_EXECUTE_READWRITE);
    fcnGetDS GetDS = (fcnGetDS)((LPBYTE)p+16);
    fcnUseGS UseGS = (fcnUseGS)((LPBYTE)p+32);
    fcnSetGS SetGS = (fcnSetGS)((LPBYTE)p+48);
    *(DWORD *)p = 0x12345678;

    if (si.wProcessorArchitecture == PROCESSOR_ARCHITECTURE_AMD64) 
    {
        memcpy( GetDS, &GetDS32, sizeof(GetDS32));
        memcpy( UseGS, &UseGS64, sizeof(UseGS64));
        memcpy( SetGS, &SetGS64, sizeof(SetGS64));
    }
    else
    {
        memcpy( GetDS, &GetDS32, sizeof(GetDS32));
        memcpy( UseGS, &UseGS32, sizeof(UseGS32));
        memcpy( SetGS, &SetGS32, sizeof(SetGS32));
    }

    SetGS(GetDS());
    if (UseGS(p) != 0x12345678) exit(-1);

    if (si.wProcessorArchitecture == PROCESSOR_ARCHITECTURE_AMD64) 
    {
        // The gist of the question - What is the 64-bit equivalent of the following code
    }
    else
    {
        DWORD base = (DWORD)p;
        LDT_ENTRY ll;
        int ret;
        *(FARPROC*)(&NtSetLdtEntries) = GetProcAddress(LoadLibrary("ntdll.dll"), "NtSetLdtEntries");
        ll.BaseLow = base & 0xFFFF;
        ll.HighWord.Bytes.BaseMid = base >> 16;
        ll.HighWord.Bytes.BaseHi = base >> 24;
        ll.LimitLow = 400;     
        ll.HighWord.Bits.LimitHi = 0;
        ll.HighWord.Bits.Granularity = 0;
        ll.HighWord.Bits.Default_Big = 1; 
        ll.HighWord.Bits.Reserved_0 = 0;
        ll.HighWord.Bits.Sys = 0; 
        ll.HighWord.Bits.Pres = 1;
        ll.HighWord.Bits.Dpl = 3; 
        ll.HighWord.Bits.Type = 0x13; 
        ret = NtSetLdtEntries(0x80, *(DWORD*)&ll, *((DWORD*)(&ll)+1),0,0,0);
        if (ret < 0) { exit(-1);}
        SetGS(0x84);
    }
    if (UseGS(0) != 0x12345678) exit(-1);
    printf("PASS\n");
}

Answer 1

从来没有在 x64 代码中修改过 GS，所以我可能是错的，但是你不应该能够通过 PUSH/POP 或 LGS 修改 GS 吗？

更新：英特尔手册还说 mov SegReg, Reg 在 64 位模式下是允许的。