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。...当在用户空间执行对该伪设备的open/read/write/ioctl/mmap/release等操作时，这些被复用的系统调用就会使进程从用户态进入到内核态，从而在内核中完成事先注册的操作...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()）。...（6）小结： *进程寻址空间0~4G *进程在用户态只能访问0~3G，只有进入内核态才能访问3G~4G *进程通过系统调用进入内核态 *每个进程虚拟空间的3G~4G部分是相同的...*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。...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。...同样，当进入内核程序时，由于特权级别发生了改变（从用户态转到内核态），用户态堆栈的堆栈段和堆栈指针以及eflags会被保存在任务的内核态堆栈中。
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。
大家好，我是坤哥 知乎上搜到一个比较有意思的话题：如何理解「进入内核态」，要回答好这个问题需要对内存管理及程序的运行机制有比较深刻的了解，比如你需要了解内存的分段，分页，中断，特权级等机制，信息量比较大...处于内核态，可以执行任何指令，当特权级为 3 时，CPU 处于用户态，在 Linux 中只用了 Ring 0，Ring 3 两个特权等级 那么问题来了，怎么知道 CPU 处于哪一个特权等级呢，还记得上文中我们提到的段选择子吗...特权等级为 3，运行于内核空间时，处于内核态，特权等级为 0，所以也可以换个问法 CPU 是如何从用户空间切换到内核空间或者从内核空间切换到用户空间的，这就涉及到一个概念：系统调用 系统调用 我们知道用户进程虽然不能执行特权指令...通过系统调用，应用程序实现了陷入（trap）内核态的目的，这样就从用户态切换到了内核态中，如下 应用程序通过系统调用陷入内核态 那么系统调用又是怎么实现的呢，主要是靠中断实现的，接下来我们就来了解一下什么是中断...为 1 时，允许所有特权级别的程序访问；为 0 时，仅允许特权级为0、1、2（Linux 中没有 1，2）的程序（也就是内核）访问。
Linux整体架构图 我们先来看一张Linux整体架构图。...根据不同的应用场景，不同的Linux发行版本提供的系统调用数量也不尽相同，大致在240-350之间。...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。...，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。
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。...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Ring3，回到用户态。...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
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）。...Intel的X86架构的CPU提供了0到3四个特权级，数字越小，特权越高，Linux操作系统中主要采用了0和3两个特权级，分别对应的就是内核态和用户态。...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。
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”...Intel的X86架构的CPU提供了0到3四个特权级，数字越小，特权越高，Linux操作系统中主要采用了0和3两个特权级，分别对应的就是内核态和用户态。...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。...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。
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。...Intel的X86架构的CPU提供了0到3四个特权级，数字越小，特权越高，Linux操作系统中主要采用了0和3两个特权级，分别对应的就是内核态和用户态。...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。...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。
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...（关于 Linux 用户态和内核态可以参考 xx） 除此之外，还有以下四种方式： procfs(/proc) sysctl(/proc/sys) sysfs(/sys) netlink 套接口 procfs...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。...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...这样就实现了用户栈和内核栈的互转。 那么，知道从内核转到用户态时，用户栈的地址是在陷入内核的时候保存在内核栈里面的，但是在陷入内核的时候，如何知道内核栈的地址？...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...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。...为了让用户安全的访问内核空间，操作系统提供了以下几种方式： 1.系统调用进入内核态：如调用write(),read(),send()等IO函数等操作，进程就会进入内核态使用内核代码去完成操作。...那么进程是如何完成用户态到内核态的切换的呢？具体的步骤大致如下： （1）从当前进程的描述符中提取其内核栈的ss0及esp0信息。
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。...如何避免频繁切换 用户态和内核态之间的切换有一定的开销，如果频繁发生切换势必会带来很大的开销，所以要想尽一切办法来减少切换。这也是面试常考的问题。...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。...首先要同意这个说法，即I/O会导致系统调用，从而导致内核态和用户态之间的切换。因为对I/O设备的操作是发生在内核态。那如何减少因为I/O导致的系统调用呢？答案是：使用户进程缓冲区。
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。...进程可以分成用户态进程和内核态进程两类。用户态进程通常是应用程序的副本，内核态进程就是内核本身的进程。如果用户态进程需要申请资源，比如内存，可以通过系统调用向内核申请。...如果进程想要创造更多的线程，就需要思考一件事情，这个线程创建在用户态还是内核态。 你可能会问，难道不是用户态的进程创建用户态的线程，内核态的进程创建内核态的线程吗？...我们思考这样一个问题，如果有一个用户态的进程，它下面有多个线程。如果这个进程想要执行下面的某一个线程，应该如何做呢？ 这时，比较常见的一种方式，就是将需要执行的程序，让一个内核线程去执行。...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。
最近看到这个github仓库flash-linux0.11-talk,觉得还算是蛮有意思的，加上网络编程的课程又有抄写一段tcp协议实现代码或者交一篇linux内核源码阅读的笔记，还是比较讨厌这种低效率的抄写的所以就想写篇文章记录一下粗浅阅读源码后的大概了解...进入linux内核前的准备 开机 如果问电脑是如何一步一步开始运行操作系统的，那么第一件事情当然是按下开机键啦。...接下来我们详细说一说GDT是如何被设置的 首先GDT的地址被存储在一个叫gdtr寄存器中，这是寄存器的结构。 我们结合代码来看看如何设置GDT 继续看setup.s endmove后的内容。...至此，内存布局如下 跳转到内核 实际上咱们的流程是先开启分页机制再进入main.c对吧，不过我们肯定还记得，开启分页机制前我们执行了pushl $_main,我们之前说这句话是把mian函数压入栈，现在我们来详细解释一下...至此我们就完成了进入操作系统内核之前的准备工作啦！！！！
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状态不能访问Ring0的地址空间，包括代码和数据。...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。...而究竟加载了哪些代码，如何加载就是和操作系统密切相关了。...而系统调用的机制其核心还是使用了操作系统为用户 特别开放的一个中断来实现，例如Linux的int 80h中断。 b.
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。...如果要执行文件操作、网络数据发送等操作必须通过write、send等系统调用，这些系统调用会调用内核的代码。进程会切换到Ring0，然后进入3G-4G中的内核地址空间去执行内核代码来完成相应的操作。...内核态的进程执行完后又会切换到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。...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。...由用户态到内核态的切换。
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