2/用户态->内核态 在linux中，用户对设备的操作往往被抽象为对文件的操作。利用这一特性，可以通过注册和实现伪字符设备到内核，来实现用户进程和内核空间的交互。...->用户态 内核态中，可以完成对用户文件系统任意文件的访问。...因此，可以在内核态将要输出的信息写入文件，写入后用户态程序直接读取文件就可以完成从内核空间向用户空间的数据传递。...4/内核态用户态 proc文件系统，是当前内核或内核模块，和用户交互的主要方式，它通过将虚拟的文件系统挂载在/proc下，利用虚拟文件读写在用户和内核态间传递信息。...向内核中注册/proc下文件的调用是create_proc_entry 5/内核态用户态 netlink是一种特殊的socket，用于用户态与内核态的双向通讯。
每当一个进程被调度（schedule()）即将进入运行态时，Linux内核都要用该进程的PGD指针设置CR3（switch_mm()）。...*进程从用户态进入内核态不会引起CR3的改变但会引起堆栈的改变 5.8 Linux 系统中堆栈的使用方法 本节内容概要描述了Linux内核从开机引导到系统正常运行过程中对堆栈的使用方式。...每个任务都有自己独立的内核态堆栈；第4种是任务在用户态执行的堆栈，位于任务（进程）逻辑地址空间近末端处。 使用多个栈或在不同情况下使用不同栈的主要原因有两个。...应用程序在用户态下运行时就一直使用这个堆栈。堆栈实际使用的物理内存则由CPU分页机制确定。...5.8.3 任务内核态堆栈与用户态堆栈之间的切换 在Linux 0.12系统中，所有中断服务程序都属于内核代码。
内核态： 操作系统在内核态运行——运行操作系统程序 用户态： 应用程序只能在用户态运行——运行用户程序 当一个进程在执行用户自己的代码时处于用户运行态（用户态），此时特权级最低，为3级，...是普通的用户进程运行的特权级，大部分用户直接面对的程序都是运行在用户态。...Ring3状态不能访问Ring0的地址空间，包括代码和数据；当一个进程因为系统调用陷入内核代码中执行时处于内核运行态（内核态），此时特权级最高，为0级。...执行的内核代码会使用当前进程的内核栈，每个进程都有自己的内核栈。 版权声明：本文内容由互联网用户自发贡献，该文观点仅代表作者本人。本站仅提供信息存储空间服务，不拥有所有权，不承担相关法律责任。
Linux整体架构图 我们先来看一张Linux整体架构图。...当正在执行用户程序而突然被中断程序中断时，此时用户程序也可以象征性地称为处于进程的内核态。Linux使用了Ring3级别运行用户态，Ring0作为 内核态，没有使用Ring1和Ring2。...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。...异常： 当CPU在执行运行在用户态下的程序时，发生了某些事先不可知的异常，这时会触发由当前运行进程切换到处理此异常的内核相关程序中，也就转到了内核态，比如缺页异常。...外设中断： 当外围设备完成用户请求的操作后，会向CPU发出相应的中断信号，这时CPU会暂停执行下一条即将要执行的指令转而去执行与中断信号对应的处理程序，如果先前执行的指令是用户态下的程序，那么这个转换的过程自然也就发生了由用户态到内核态的切换
一 内核态和用户态的区别 当进程执行系统调用而陷入内核代码中执行时，我们就称进程处于内核状态。此时处理器处于特权级最高的(0级)内核代码。当进程处于内核态时，执行的内核代码会使用当前的内核栈。...Linux使用了Ring3级别运行用户态。Ring0作为内核态，没有使用Ring1和Ring2。Ring3不能访问Ring0的地址空间，包括代码和数量。...Linux进程的4GB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代码和所有的内核模块，以及内核所维护的数据。...这样，用户态的程序就不能随意操作1内核地址空间，具有一定的安全保护作用 二 用户态和内核态的转换的3种方式 1.系统调用 这是用户进程主动要求切换到内核态的一种方式，用户进程通过系统调用申请操作系统提供的服务程序完成工作...，也就到了内核态 3.外围设备的中断 当外围设备完成用户请求的操作之后，会向CPU发出相应的中断信号，这时CPU会暂停执行下一条将要执行的指令转而去执行中断信号的处理程序，如果先执行的指令是用户态下的程序
一、 Unix/Linux的体系架构 如上图所示，从宏观上来看，Linux操作系统的体系架构分为用户态和内核态（或者用户空间和内核）。...总结一下，用户态的应用程序可以通过三种方式来访问内核态的资源： 1）系统调用 2）库函数 3）Shell脚本 下图是对上图的一个细分结构，从这个图上可以更进一步对内核所做的事有一个“全景式”的印象。...很多程序开始时运行于用户态，但在执行的过程中，一些操作需要在内核权限下才能执行，这就涉及到一个从用户态切换到内核态的过程。...到底在什么情况下会发生从用户态到内核态的切换，一般存在以下三种情况： 1）当然就是系统调用：原因如上的分析。...三、总结 本文仅是从宏观的角度去理解Linux用户态和内核态的设计，并没有去深究它们的具体实现方式。从实现上来看，必须要考虑到的一点我想就是性能问题，因为用户态和内核态之间的切换也会消耗大量资源。
Unix/Linux的体系架构 如上图所示，从宏观上来看，Linux操作系统的体系架构分为用户态和内核态（或者用户空间和内核）。...总结一下，用户态的应用程序可以通过三种方式来访问内核态的资源： 1）系统调用 2）库函数 3）Shell脚本 下图是对上图的一个细分结构，从这个图上可以更进一步对内核所做的事有一个“全景式”的印象。...很多程序开始时运行于用户态，但在执行的过程中，一些操作需要在内核权限下才能执行，这就涉及到一个从用户态切换到内核态的过程。...到底在什么情况下会发生从用户态到内核态的切换，一般存在以下三种情况： 1）当然就是系统调用：原因如上的分析。...最后总结 本文仅是从宏观的角度去理解Linux用户态和内核态的设计，并没有去深究它们的具体实现方式。从实现上来看，必须要考虑到的一点我想就是性能问题，因为用户态和内核态之间的切换也会消耗大量资源。
一、 Unix/Linux的体系架构 如上图所示，从宏观上来看，Linux操作系统的体系架构分为用户态和内核态（或者用户空间和内核）。...总结一下，用户态的应用程序可以通过三种方式来访问内核态的资源： 1）系统调用 2）库函数 3）Shell脚本 下图是对上图的一个细分结构，从这个图上可以更进一步对内核所做的事有一个“全景式”...很多程序开始时运行于用户态，但在执行的过程中，一些操作需要在内核权限下才能执行，这就涉及到一个从用户态切换到内核态的过程。...到底在什么情况下会发生从用户态到内核态的切换，一般存在以下三种情况： 1）当然就是系统调用：原因如上的分析。...三、总结 本文仅是从宏观的角度去理解Linux用户态和内核态的设计，并没有去深究它们的具体实现方式。
本文首发于我的公众号 Linux云计算网络 Linux 用户态和内核态由于 CPU 权限的限制，通信并不像想象中的使用进程间通信方式那么简单，今天这篇文章就来看看 Linux 用户态和内核态究竟有哪些通信方式...内核就是通过这个目录，以文件的形式展现自己的内部信息，相当于 /proc 目录为用户态和内核态之间的交互搭建了一个桥梁，用户态读写 /proc 下的文件，就是读写内核相关的配置参数。...sysfs sysfs 是 Linux 2.6 才引入的一种虚拟文件系统，它的做法也是通过文件 /sys 来完成用户态和内核的通信。...netlink netlink 是 Linux 用户态与内核态通信最常用的一种方式。Linux kernel 2.6.14 版本才开始支持。...总结 Linux 用户态和内核态通信主要的四种方式，其中 netlink 和 procfs 是最常见的方式。 ----
随着学习的不断深入，用户态、内核态知识的缺失，也就暴露出来。不过好在，知道反省自己。于是今天将操作系统用户态、内核台研究透！ 我们线程是程序运行的最小单位。...用户态、内核台都是CPU的状态，且有自己的专用内存空间 CPU从用户态切换内核态需要传递许多变量、参数给到内核。内核态会存储用户态的信息，当内核态在切换用户态的时候，才能使得用户态正常工作。...CPU就划分出两个权限等级：用户态、内核态 用户态 访问内存受限。不允许访问外置设备，无占用CPU的能力，也就是说用户态的线程会被别的程序占用。 内核态 访问内存所有数据。...用户态、内核态的切换 我们的用户程序都是运行在用户态的。有些时候我们可能需要访问外置设备的内存数据，我们就需要从用户态切换到内核态了。 注意，既然用户态受限，我干脆直接使用内核态不就完了么？...事实是，用户应用程序的内核态只能由用户态切换过来。 如何让触发用户态到内核态的切换？
一、用户态和内核态 内核态和用户态是操作系统的两种运行级别，用于区分不同程序的不同权利。 内核态就是拥有资源多的状态，或者说访问资源多的状态，也称为特权态。...如：要访问操作系统的内核数据结构，如进程表，则需要在特选态下才能办到。如果要访问用户程序里的数据，在用户态即可。...进程陷入到内核态后，先把用户态堆栈的地址保存在内核栈之中，然后设置堆栈指针寄存器的内容为内核栈的地址，这样就完成了用户栈向内核栈的转换；当进程从内核态恢复到用户态之后时，在内核态之后的最后将保存在内核栈里面的用户栈的地址恢复到堆栈指针寄存器即可...关键在进程从用户态转到内核态的时候，进程的内核栈总是空的。...这是因为当进程在用户态运行时，使用的用户栈，当进程陷入到内核态时，内核保存进程在内核态运行的相关信息，但是一旦进程返回到用户态后，内核栈中保存的信息无效，会全部恢复，因此每次进程从用户态陷入内核的时候得到的内核栈都是空的
内核态（也称管态，核心态）： 内核态具有对硬件的完全访问权，可以执行机器能够执行的任何指令。 用户态： 只能执行机器的部分指令，使用全部指令集的一个子集。...能影响机器的控制指令或者是I/O操作指令，在用户态都是不被允许的。当然也不能更改PSW中模式位为内核态。 用户程序为了获取操作系统服务，必须使用系统调用。系统调用陷入内核并调用操作系统。...TRAP指令把用户态切换成内核态，并启用操作系统。 程序计数器（PC）： 它保存下一条将要执行的指令在内存中的地址。在指令被取出之后，程序计数器就需要更新。...程序状态字（PSW）： 它包含了CPU优先级，模式（内核态或者用户态），条件码位，以及各种其他控制位。通常在PSW中有1个二进制位用来控制CPU处于内核态还是用户态。
要了解什么是用户态，什么是内核态，我们需要先了解什么是进程的用户空间和内核空间： Linux虚拟内存的大小为2^32（在32位的x86机器上），内核将这4G字节的空间分为两部分。...也就是说，在这4G的内存中，0-3G是给用户留下的用户空间，这段空间是各个进程独立，无法互相访问的，3-4G是进程的内核空间，每个进程可以通过系统调用进入内核，因此，Linux内核空间由系统内的所有进程共享...现在我们就可以再来说下用户态和内核态的概念了，用户态和内核态粗略的说就是进程工作在内核空间下就叫用户态，进程工作在内核空间下就叫内核态。...然后我们细细的说一下用户态和内核态的区别和联系，说道这里，就不得不提一下CPU的三种运行级别了，工作在内核态下的进程拥有最高级别Ring0，工作在用户态下的进程拥有最低级别Ring3，在Ring3状态下是不能访问...也就是说，进程在用户态下是没法访问到内核空间中的数据的，那么我们就看出这样做的好处了，通过内核态和用户态就产生了一个保护机制，用户无法随意的进入所有进程共享的内核空间。
切换方式 从用户态到内核态切换可以通过三种方式，或者说会导致从用户态切换到内核态的操作： 系统调用，这个上面已经讲解过了，在我公众号之前的文章也有讲解过。...系统调用机制是使用了操作系统为用户特别开放的一个中断来实现，如 Linux 的 int 80h 中断。...代价何在 当发生用户态到内核态的切换时，会发生如下过程（本质上是从“用户程序”切换到“内核程序”） 设置处理器至内核态。 保存当前寄存器（栈指针、程序计数器、通用寄存器）。...3.1 减少线程切换 因为线程的切换会导致用户态和内核态之间的切换，所以减少线程切换也会减少用户态和内核态之间的切换。那么如何减少线程切换呢？ 无锁并发编程。...下面解释一下原因 用户进程缓冲区 你看一些程序在读取文件时，会先申请一块内存数组，称为buffer，然后每次调用read，读取设定字节长度的数据，写入buffer。
今天就请你顺着这个问题，深入学习内核的工作机制，和我一起去理解用户态和内核态。 什么是用户态和内核态 Kernel 运行在超级权限模式（Supervisor Mode）下，所以拥有很高的权限。...Linux 的内核是一个 Monolithic Kernel（宏内核），因此可以看作一个进程。也就是开机的时候，磁盘的内核镜像被导入内存作为一个执行副本，成为内核进程。...一对一（One to One） 该模型为每个用户态的线程分配一个单独的内核态线程，在这种情况下，每个用户态都需要通过系统调用创建一个绑定的内核线程，并附加在上面执行。...这种多对多的关系，减少了内核线程，同时也保证了多核心并发。Linux 目前采用的就是该模型。 两层设计(Two Level) 这种模型混合了多对多和一对一的特点。...用户态线程和内核态线程的区别？ 老规矩，请你先在脑海里构思下给面试官的表述，并把你的思考写在留言区，然后再来看我接下来的分析。 【解析】 用户态线程工作在用户空间，内核态线程工作在内核空间。
1、linux进程有4GB地址空间，如图所示： 3G-4G大部分是共享的，是内核态的地址空间。这里存放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。...4、用户态和内核态的切换 当在系统中执行一个程序时，大部分时间是运行在用户态下的，在其需要操作系统帮助完成一些用户态自己没有特权和能力完成的操作时就会切换到内核态。...系统调用的机制和新是使用了操作系统为用户特别开放的一个中断来实现，如Linux的int 80h中断。...（2）异常 当cpu在执行运行在用户态下的程序时，发生了一些没有预知的异常，这时会触发由当前运行进程切换到处理此异常的内核相关进程中，也就是切换到了内核态，如缺页异常。...（3）外围设备的中断 当外围设备完成用户请求的操作后，会向CPU发出相应的中断信号，这时CPU会暂停执行下一条即将要执行的指令而转到与中断信号对应的处理程序去执行，如果前面执行的指令时用户态下的程序，那么转换的过程自然就会是
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。...虽然用户态下和内核态下工作的程序有很多差别，但最重要的差别就在于特权级的不 同，即权力的不同。...运行在用户态下的程序不能直接访问操作系统内核数据结构和程序，比如上面例子中的testfork()就不能直接调用 sys_fork()，因为前者是工作在用户态，属于用户态程序，而sys_fork()是工作在内核态...当我们在系统中执行一个程序时，大部分时间是运行在用户态下的，在其需要操作系 统帮助完成某些它没有权力和能力完成的工作时就会切换到内核态，比如testfork()最初运行在用户态进程下，当它调用fork(...异常 当CPU在执行运行在用户态下的程序时，发生了某些事先不可知的异常，这时会触发由当前运行进程切换到处理此异常的内核相关程序中，也就转到了内核态，比如缺页异常。 c.
用户态的内存映射机制，我们解析的差不多了，我们来总结一下，用户态的内存映射机制包含以下几个部分。 用户态内存映射函数mmap，包括用它来做匿名映射和文件映射。...内核态内存映射 物理内存根据 NUMA架构 分节点。每个节点里面再分区域。每个区域里面再分页。 物理页面通过 伙伴系统 进行分配。...对于内存的分配需求，可能来自内核态，也可能来自用户态。...对于内核态 ， kmalloc在分配大内存 的时候，以及vmalloc分配不连续物理页的时候，直接使用伙伴系统，分配后转换为虚拟地址，访问的时候需要通过内核页表进行映射。...正常情况下，用户态的内存都是可以换出的，因而一旦发现内存中不存在，就会调用do_page_fault。
Linux进程的4GB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代码和所有的内核模块，以及内核所维护的数据。...Linux操作系统的体系架构分为用户态和内核态（或者用户空间和内核）。 1.内核：从本质上看是一种软件——控制计算机的硬件资源，并提供上层应用程序运行的环境。...Linux进程的4GB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代码和所有的内核模块，以及内核所维护的数据。...外围设备的中断：当外围设备完成用户请求的操作之后，会向CPU发出相应的中断信号，这时CPU会暂停执行下一条将要执行的指令转而去执行中断信号的处理程序，如果先执行的指令是用户态下的程序，那么这个转换的过程自然也就发生了有用户态到内核态的切换...很多程序开始时运行于用户态，但在执行的过程中，一些操作需要在内核权限下才能执行，这就涉及到一个从用户态切换到内核态的过程。
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