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Linux 内核空间用户空间实现分析

为什么需要区分内核空间用户空间 在 CPU 的所有指令中,有些指令是非常危险的,如果错用,将导致系统崩溃,比如清内存、设置时钟等。...内核用户态 好了我们现在需要再解释一下什么是内核态、用户态: 当进程运行在内核空间时就处于内核态,而进程运行在用户空间时则处于用户态。...对于 Linux 来说,通过区分内核空间用户空间的设计,隔离了操作系统代码(操作系统的代码要比应用程序的代码健壮很多)应用程序代码。...举个例子,比如我们经常接触的概念 “堆栈”,其实进程在内核态和用户态各有一个堆栈。运行在用户空间时进程使用的是用户空间中的堆栈,而运行在内核空间时,进程使用的是内核空间中的堆栈。...所以说,Linux 中每个进程有两个栈,分别用于用户态和内核态。 下图简明的描述了用户内核态之间的转换: ?

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用户空间内核空间

学习 Linux 时,经常可以看到两个词:User space(用户空间)和Kernel space(内核空间)。...简单说,Kernel space 是 Linux 内核的运行空间,User space 是用户程序的运行空间。为了安全,它们是隔离的,即使用户的程序崩溃了,内核也不受影响。...str="my string"// 用户空间 x=x+2 file.write(str)// 切换到内核空间 y=x+4// 切换回用户空间 上面代码中,第一行和第二行都是简单的赋值运算,在User space...第三行需要写入文件,就要切换到Kernel space,因为用户不能直接写文件,必须通过内核安排。第四行又是赋值运算,就切换回User space。...查看 CPU 时间在 User space Kernel Space 之间的分配情况,可以使用top命令。它的第三行输出就是 CPU 时间分配统计。 这一行有 8 项统计指标。

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linux之用户空间内核空间

linux驱动程序一般工作在内核空间,但也可以工作在用户空间。下面我们将详细解析,什么是内核空间,什么是用户空间,以及如何判断他们。...Linux简化了分段机制,使得虚拟地址线性地址总是一致,因此,Linux的虚拟地址空间也为0~4G。Linux内核将这4G字节的空间分为两部分。...内核空间中存放的是内核代码和数据,而进程的用户空间中存放的是用户程序的代码和数据。不管是内核空间还是用户空间,它们都处于虚拟空间中。...对内核空间来说,其地址映射是很简单的线性映射,0xC0000000就是物理地址线性地址之间的位移量,在Linux代码中就叫做PAGE_OFFSET。 内核空间用户空间之间如何进行通讯?...内核空间用户空间上不同太多了,说不完,比如用户态的链表和内核链表不一样;用户态用printf,内核态用printk;用户态每个应用程序空间是虚拟的,相对独立的,内核态中却不是独立的,所以编程要非常小心

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用户空间内核空间是什么?

来源:阮一峰的网络日志 | 作者:阮一峰 学习 Linux 时,经常可以看到两个词:User space(用户空间)和 Kernel space(内核空间)。...简单说,Kernel space 是 Linux 内核的运行空间,User space 是用户程序的运行空间。为了安全,它们是隔离的,即使用户的程序崩溃了,内核也不受影响。...涛声依旧注:虚拟内存被操作系统划分成两块:内核空间用户空间内核空间内核代码运行的地方,用户空间用户程序代码运行的地方。当进程运行在内核空间时就处于内核态,当进程运行在用户空间时就处于用户态。...涛声依旧注:通过系统接口,进程可以从用户空间切换到内核空间。...str = "my string" // 用户空间 x = x + 2 file.write(str) // 切换到内核空间 y = x + 4 // 切换回用户空间 上面代码中,第一行和第二行都是简单的赋值运算

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Linux用户空间内核空间通信(Netlink通信机制)

一,什么是Netlink通信机制 Netlink是linux提供的用于内核用户态进程之间的通信方式。但是注意虽然Netlink主要用于用户空间内核空间的通信,但是也能用于用户空间的两个进程通信。...一般来说用户空间内核空间的通信方式有三种:/proc、ioctl、Netlink。而前两种都是单向的,但是Netlink可以实现双工通信。.../组件相关联,如NETLINK_ROUTE用于获取和设置路由链路信息、NETLINK_KOBJECT_UEVENT用于内核用户空间的udev进程发送通知等。...) ② 用户空间可使用标准的BSD socket接口(但netlink并没有屏蔽掉协议包的构造解析过程,推荐使用libnl等第三方库) ③ 在内核空间使用专用的内核API接口 ④ 支持多播(因此支持“...前面我们也说过,Netlink不仅可以实现用户-内核空间的通信还可使现实用户空间两个进程之间,或内核空间两个进程之间的通信。该属性为0时一般指内核

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Linux为什么区分内核空间用户空间 ???

为了保护内核的安全,操作系统一般都限制用户进程不能直接操作内核,在32位操作系统总的地址空间4G(2^32 = 4GB),实现这个限制的方式就是操作系统将总的地址空间分为两个部分,对于Linux操作系统...高位的1G空间(0xC000 0000 - 0xFFFF FFFF)分配给内核,称为内核空间内核程序运行在内核空间,对应的进程就处于内核态(管态)。 2....另外3G空间(0x0000 0000 - 0xBFFF FFFF)分配给用户使用,称为用户空间用户程序运行在用户空间,对应的进程处于用户态(目态)。...Linux操作系统通过区分内核空间用户空间的这种设计,将操作系统代码和用户程序代码分开,这样即使在某一个应用程序出错,也不会影响到操作系统,再说,Linux操作系统是多任务系统,其它应用程序不也还能运行...现代操作系统基本上都是分内核空间用户空间的做法,来保护操作系统自身的安全性和稳定性,这也是区分内核空间用户空间的本质。 ---- 分享是一种积极的生活态度

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操作系统,为什么需要内核空间用户空间

下图描述了每个进程 4G 地址空间的分配情况(此图来自互联网): 为什么需要区分内核空间用户空间 在 CPU 的所有指令中,有些指令是非常危险的,如果错用,将导致系统崩溃,比如清内存、设置时钟等。...内核用户态 好了我们现在需要再解释一下什么是内核态、用户态:「当进程运行在内核空间时就处于内核态,而进程运行在用户空间时则处于用户态。」...对于 Linux 来说,通过区分内核空间用户空间的设计,隔离了操作系统代码(操作系统的代码要比应用程序的代码健壮很多)应用程序代码。...下图简明的描述了用户内核态之间的转换: 既然用户态的进程必须切换成内核态才能使用系统的资源,那么我们接下来就看看进程一共有多少种方式可以从用户态进入到内核态。...运行于内核空间,处于中断上下文,任何进程无关,处理某个特定的中断。 以上三点几乎包括所有的情况,比如当 CPU 空闲时,内核就运行一个空进程,处于进程上下文,但运行在内核空间

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用户态和内核态的区别线程切换_用户空间内核空间的区别

用户内核态的切换 所有用户程序都是运行在用户态的, 但是有时候程序确实需要做一些内核态的事情, 例如从硬盘读取数据, 或者从键盘获取输入等....内核用户态是操作系统的两种运行级别,跟intel cpu没有必然的联系, intel cpu提供Ring0-Ring3三种级别的运行模式,Ring0级别最高,Ring3最低。...Linux进程的4GB地址空间,3G-4G部 分大家是共享的,是内核态的地址空间,这里存放在整个内核的代码和所有的内核模块,以及内核所维护的数据。...,然后进入3GB-4GB中的内核地址空间去执行这些代码完成操作,完成后,切换回Ring3,回到用户态。...这样,用户态的程序就不能 随意操作内核地址空间,具有一定的安全保护作用。

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【Binder 机制】进程通信 | 用户空间内核空间 | MMU 虚拟内存地址

文章目录 一、进程通信 二、用户空间内核空间 三、MMU 虚拟内存地址 一、进程通信 ---- 进程隔离概念 : 系统中的进程存在 " 进程隔离 " , 出于对进程运行的保护 , 两个进程的内存是隔离的...是通过 " Binder " 机制 完成的 ; Binder 机制不是内核自带的机制 , 而是 Android 可以动态进行 Binder 注册 , 然后进程间通过 Binder 进行通信 ; 二、用户空间内核空间...---- 系统中的内存分为 2 部分 , 用户空间内核空间 , 内核空间一般是运行操作系统 , 用户空间一般运行应用 ; 操作 内核空间 时的状态称为 " 内核态 " ; 操作 用户空间 时的状态称为..." 用户态 " ; 三、MMU 虚拟内存地址 ---- 每个 应用进程 的 内存空间 使用的地址都是 独立的 , 连续的 , 虚拟地址 ; 内存管理单元 ( MMU - Memory Management...1 个 4 GB 大小的空间 , Linux 系统内核空间占 1 GB , 用户空间 3 GB ; 0 ~ 3 GB 是用户空间地址 , 3 ~ 4 是内核空间地址 ;

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【Linux 内核】Linux 内核体系架构 ( 硬件层面 | 内核空间 | 用户空间 | 内核用户态切换 | 系统调用 | 体系结构抽象层 )

文章目录 一、Linux 内核体系架构 二、内核用户态切换 ( 系统调用层 ) 三、体系结构抽象层 一、Linux 内核体系架构 ---- Linux 内核最初的源码不足一万行 , 当前的 Linux...分为三个层次 : 硬件层面 : 包括 CPU , 物理内存 , 磁盘 , 外部设备 等硬件 ; 内核空间 : 这就是 Linux 内核的核心 , 如 : Arch 抽象层 , 设备管理抽象层 , 内存管理..., 中断管理 , 进程调度 , 文件系统管理 , USB / PCI 总线设备 , 设备驱动 ( 字符设备 / 网络设备 / 块设备 / KVM ) , 系统调用层 ; 用户空间 : C 语言库 ,...应用程序进程 , 虚拟机 等 ; 二、内核用户态切换 ( 系统调用层 ) ---- Linux 内核 实现 内核态 和 用户态 , 使用到了 ring0 和 ring3 两种模式 , ring0...系统调用层 ( System Call ) ; 每种处理器体系结构 都提供了 实现 用户 内核态 之间切换的 特殊指令 , Linux 内核也利用了该特殊指令 , 进行了用户 内核态 的切换

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内核地址空间大冒险2:中断异常

前情回顾: 通过系统调用进入内核空间的这个虫洞我终于弄清楚了,可我的冒险还要继续······ 详情参见:内核地址空间大冒险:系统调用 1 除0错误 我是一个线程,出生在Linux帝国,今天我的任务是去执行一段人类用...开始的工作很顺利,一共执行了18次系统调用,对于来往于用户空间内核空间的那个虫洞我已经轻车熟路,再也不是萌新一枚。...2 中断&异常 “年轻人,欢迎来到内核地址空间”,熟悉的问候语响起,走过来一位白发老头,却不是我在系统调用时见过的那位,拄着一根木棍,挂着一只葫芦,看起来年纪比系统调用那个老头还要大一些。 ?...“你看前面,有一条iret指令,通过它,你就能开启虫洞之门,回到用户空间了”,老头向我指了指方向。 ? “ret指令我倒是经常执行,就是函数返回嘛,这个iret是什么,能有这么强大能力?”...“iret就是interrupt return的意思,专门用于被中断或异常打断的线程处理完毕后返回用户空间使用的。”

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内核地址空间大冒险2:中断异常

前情回顾: 通过系统调用进入内核空间的这个虫洞我终于弄清楚了,可我的冒险还要继续······ 详情参见:内核地址空间大冒险:系统调用 1 除0错误 我是一个线程,出生在Linux帝国,今天我的任务是去执行一段人类用...开始的工作很顺利,一共执行了18次系统调用,对于来往于用户空间内核空间的那个虫洞我已经轻车熟路,再也不是萌新一枚。...2 中断&异常 “年轻人,欢迎来到内核地址空间”,熟悉的问候语响起,走过来一位白发老头,却不是我在系统调用时见过的那位,拄着一根木棍,挂着一只葫芦,看起来年纪比系统调用那个老头还要大一些。 ?...“你看前面,有一条iret指令,通过它,你就能开启虫洞之门,回到用户空间了”,老头向我指了指方向。 ? “ret指令我倒是经常执行,就是函数返回嘛,这个iret是什么,能有这么强大能力?”...“iret就是interrupt return的意思,专门用于被中断或异常打断的线程处理完毕后返回用户空间使用的。”

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【Linux 内核 内存管理】内存管理架构 ① ( 内存管理架构组成 | 用户空间 | 内核空间 | MMU 硬件 | Linux 内核架构层次 | Linux 系统调用接口 )

文章目录 一、内存管理架构组成 ( 用户空间 | 内核空间 | MMU 硬件 ) 二、Linux 内核架构层次 三、Linux 系统调用接口 一、内存管理架构组成 ( 用户空间 | 内核空间 | MMU...硬件 ) ---- 内存管理架构 由 3 部分组成 : ① 用户空间 : 在 " 用户空间 " 中 , 使用 malloc 函数 申请 " 堆内存 " , 使用 free 函数 释放 " 堆内存..." ; ② 内核空间 : Linux 内核启动后 , 一直 驻留在内存 中 , 应用程序 不能 读写 内核空间数据 , 不能直接调用 内核源码 中的函数 ; 只能通过 " 系统调用 " 间接调用 内核函数...系统调用接口 ---- " 系统调用 " 接口 , 可以调用 " " Linux 内核 " 中的如下功能 : ① 进程调度 : 内核 调用 CPU 处理器 实现 进程调度 ; ② 内存管理 : 内核...调用 物理内存 实现 内存管理 ; ③ IPC 跨进程通信 ④ VFS 虚拟文件系统 ⑤ 网络管理 : 内核 调用 网络接口 , 实现 网络管理 ; " 设备管理 " 对用户是透明的 , 用户不直到

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【Linux 内核 内存管理】虚拟地址空间布局架构 ① ( 虚拟地址空间布局架构 | 用户虚拟地址空间划分 )

文章目录 一、虚拟地址空间布局架构 二、用户虚拟地址空间划分 一、虚拟地址空间布局架构 ---- 在 64 位的 Linux 操作系统中 , " ARM64 架构 " 并 不支持 64 位的虚拟地址..., 最大只支持 48 位的虚拟地址 , 64 位地址太大 , 并不需要那么大的内存空间 ; " ARM64 架构 " 中 , Linux 系统的 " 内核虚拟地址 “ 用户虚拟地址 "...0000 0000 ~ 0x FFFF FFFF FFFF FFFF , 48 位有效地址 ; 二、用户虚拟地址空间划分 ---- Linux 操作系统 进程 的 " 用户虚拟空间 " 起始地址...为 0 ; " 用户虚拟空间 " 的大小为 TASK_SIZE , 该值 处理器 架构 有关 , 不同的处理器 , 定义的 TASK_SIZE 宏不同 ; 32 位处理器 定义的 TASK_SIZE...LINUX-4.12\arch\arm64\include\asm\memory.h#86 中 , 定义了 TASK_SIZE TASK_SIZE_64 宏 ; VA_BITS 是编译内核时 ,

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linux缺页异常处理--内核空间

尽管每个进程独立拥有3GB的可访问地址空间,但是这些资源都是内核开出的空头支票,也就是说进程手握着和自己相关的一个个虚拟内存区域(vma),但是这些虚拟内存区域并不会在创建的时候就和物理页框挂钩,由于程序的局部性原理...,程序在一定时间内所访问的内存往往是有限的,因此内核只会在进程确确实实需要访问物理内存时才会将相应的虚拟内存区域物理内存进行关联(为相应的地址分配页表项,并将页表项映射到物理内存),也就是说这种缺页异常是正常的...,而第一种缺页异常是不正常的,内核要采取各种可行的手段将这种异常带来的破坏减到最小。...缺页异常的处理函数为do_page_fault(),该函数是和体系结构相关的一个函数,缺页异常的来源可分为两种,一种是内核空间(访问了线性地址空间的第4个GB),一种是用户空间(访问了线性地址空间的0~...3GB),以X86架构为例,先来看内核空间异常的处理。

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命名空间介绍之六:用户命名空间的延伸

本文中,继续上周关于用户命名空间的讨论。特别的,我们看一下更多有关用户命名空间、capabilities 的交互及用户命名空间与其它类型的命名空间的结合。本文是命名空间系列的最后一篇。...用户命名空间和 capabilities 每个进程都会关联特定用户命名空间。一个通过不带 CLONE_NEWUSER 标志的 fork() 或 clone() 创建的进程父进程位于同一用户命名空间。...换言之:新用户命名空间中的成员仍然会受到父命名空间中的特权进程的影响。 当一个用户命名空间被创建,内核会将创建该用户命名空间进程的有效用户 ID 记录为该用户命名空间的“主人”。...一个进程的有效用户 ID 用户命名空间主人的有效用户 ID 匹配,且该进程是父命名空间的成员,那么该进程会在新命名空间拥有全部的 capabilities。...除了内核错误,应用通过使用用户命名空间来访问内核的特权功能比基于 set-user-ID-root 更安全:通过使用用户命名空间,应用程序即使受到损害,它也没有特权在更大范围的系统造成破坏。

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创建用户及表空间

创建新的用户默认表空间DCSOPEN_TBS: ? 注: (1) 这里设置初始数据文件大小是200M,AUTOEXTEND属性默认自动增长,每次申请新的表空间时会分配32M,最多分配1024M。...(2)按照Oracle建议,使用1M统一区尺寸的本地管理的临时表空间作为默认临时表空间。 ? 3. 创建用户DCSOPEN: ?...注: (1)  指定用户默认表空间和默认临时表空间,若不指定,则默认表空间使用的是一般创建Oracle的USERS表空间,默认临时表空间使用的是TEMP(若未建则使用SYSTEM表空间)。...现象: (3.1) 10g新建一个用户,默认使用USERS表空间,只赋予CREATE TABLE和CREATE TABLE权限,该用户使用CREATE TABLE创建表时提示:ORA-01950: no...按说用户具有resource权限时才可以使用表空间的配额,11g中对该用户使用revoke resource from r1;提示ORA-01951: ROLE 'RESOURCE' not granted

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