可以看出Linux系统中每个进程的页面目录的第二部分是相同的，所以从进程的角度来看，每个进程有4G字节的虚拟空间，较低的3G字节是自己的用户空间，最高的1G字节则为与所有进程以及内核共享的系统空间。...*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。...Linux 0.12系统中共使用了4种堆栈。第1种是系统引导初始化时临时使用的堆栈；第2种是进入保护模式之后提供内核程序初始化使用的堆栈，位于内核代码地址空间固定位置处。...该堆栈也是后来任务0使用的用户态堆栈；第3种是每个任务通过系统调用，执行内核程序时使用的堆栈，我们称之为任务的内核态堆栈。...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。
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...>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。
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）。...系统调用是操作系统的最小功能单位，这些系统调用根据不同的应用场景可以进行扩展和裁剪，现在各种版本的Unix实现都提供了不同数量的系统调用，如Linux的不同版本提供了240-260个系统调用，FreeBSD...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。...注意：系统调用的本质其实也是中断，相对于外围设备的硬中断，这种中断称为软中断，这是操作系统为用户特别开放的一种中断，如Linux int 80h中断。...但是从触发的对象来看，系统调用是进程主动请求切换的，而异常和硬中断则是被动的。 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。
如上图所示：内核程序执行在内核态（Kernal Mode），用户程序执行在用户态（User Mode）。当发生系统调用时，用户态的程序发起系统调用。...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。...其实不是，进程可以通过 API 创建用户态的线程，也可以通过系统调用创建内核态的线程，接下来我们说说用户态的线程和内核态的线程。...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。
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。...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。
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。...这些系统调用组成了用户态跟内核态交互的基本接口，例如：用户态想要申请一块20K大小的动态内存，就需要brk系统调用，将数据段指针向下偏移，如果用户态多处申请20K动态内存，同时又释放呢？...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。...从用户态到内核态切换可以通过三种方式： 系统调用： 这是用户态进程主动要求切换到内核态的一种方式，用户态进程通过系统调用申请使用操作系统提供的服务程序完成工作，比如前例中fork()实际上就是执行了一个创建新进程的系统调用...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。
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。...用户运行一程序，该程序所创建的进程开始是运行在用户态的，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，这些系统会调用内核中的代码来完成操作，这时，必须切换到Ring0，...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...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 2.异常 当CPU在执行运行在用户态的程序时，发现了某些事件不可知的异常，这是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
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。...我们Java进程使用线程操作的时候，本质还是底层原生操作系统级别的线程操作。比如Java调用阻塞、唤醒一个线程的时候，我们就需要在用户态、内核态之间切换线程的状态。...为什么区分用户态、内核态 操作系统需要限制不同程序之间的内存的访问能力，防止他们从别的程序获取内存数据。...比如QQ使用了系统变量A，微信也用了这个变量，微信修改了A的值为B，QQ使用的时候，就会出现问题了。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。...1、系统调用 应用程序主动切换，比如：我们调用write文件，我们程序就会从用户态，切换到内核态对外置设备进行操作。
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）。...系统调用是操作系统的最小功能单位，这些系统调用根据不同的应用场景可以进行扩展和裁剪，现在各种版本的Unix实现都提供了不同数量的系统调用，如Linux的不同版本提供了240-260个系统调用，FreeBSD...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。...注意：系统调用的本质其实也是中断，相对于外围设备的硬中断，这种中断称为软中断，这是操作系统为用户特别开放的一种中断，如Linux int 80h中断。...但是从触发的对象来看，系统调用是进程主动请求切换的，而异常和硬中断则是被动的。 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。
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。
1首先来讲讲应用程序如何实现系统调用(用户态->内核态)? ...我们以应用程序的write()函数为例: 1)首先用户态的write()函数会进入glibc库,里面会将write()转换为swi（Software Interrupt）指令,从而产生软件中断,swi...sys_write()函数 代码如下所示(位于arch\arm\kernel\entry-common.S): ENTRY(vector_swi) /*保护用户态的现场...count : 100); ker_buf[99]='\0'; printk("sys_hello:%s\n",ker_buf); } } 3.4 include\linux...hello("www.100ask.net", 15);//这个函数会调用内核的sys_hello() return 0; } 4.1 其中asm ()是一个内嵌汇编(参考linux
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...我们平常在写代码时，一般是在用户空间，通过系统调用函数来访问内核空间，这是最常用的一种用户态和内核态通信的方式。...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。 ----
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。...其实系统调用本身就是中断，但是软件中断，跟硬中断不同。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。...将程序计数器设置为一个事先约定的地址上，该地址上存放的是系统调用处理程序的起始地址。 而之后从内核态返回用户态时，又会进行类似的工作。 3....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。...所以说：用户缓冲区的目的就是是为了减少系统调用次数，从而降低操作系统在用户态与核心态切换所耗费的时间。除了在进程中设计缓冲区，内核也有自己的缓冲区。
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。...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。...比如硬盘读写操作完成，系统会切换到硬盘读写的中断处理程序中执行后续操作等。 那么进程是如何完成用户态到内核态的切换的呢？
1首先来讲讲应用程序如何实现系统调用(用户态->内核态)?...我们以应用程序的write()函数为例: 1)首先用户态的write()函数会进入glibc库,里面会将write()转换为swi（Software Interrupt）指令,从而产生软件中断,swi指令如下所示...sys_write()函数 代码如下所示(位于arch\arm\kernel\entry-common.S): ENTRY(vector_swi) /*保护用户态的现场...count : 100); ker_buf[99]='\0'; printk("sys_hello:%s\n",ker_buf); } } 3.4 include\linux...hello("www.100ask.net", 15);//这个函数会调用内核的sys_hello() return 0; } 4.1 其中asm ()是一个内嵌汇编(参考linux
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。...备注：这样操作的好处在于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、操作系统区分内核和用户态的原因 1. 设计用户态和内核态，并且用户态成运行程序需要调用内核态的原因？...所以，为了减少有限资源的访问和使用冲突，Unix/Linux的设计哲学之一就是：对不同的操作赋予不同的执行等级，就是所谓特权的概念。 2.内核态和用户态有什么不同？...Linux使用了Ring3级别运行用户态。 1.Ring0作为内核态，没有使用Ring1和Ring2。 2.Ring3不能访问Ring0的地址空间，包括代码和数量。...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。
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。...用户态的页表结构，存储位置在mm_struct中。 在用户态访问没有映射的内存会引发缺页异常，分配物理页表、补齐页表。...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。...内核态中vmalloc分配的部分会被换出，因而当访问的时候，发现不在，就会调用do_page_fault。 对于用户态 ，或者 直接调用mmap系统调用分配，或者调用malloc 。
他们会读取程序放入内存的数据参数, 并执行程序请求的服务 系统调用完成后, 操作系统会重置CPU为用户态并返回系统调用的结果 二：用户态和内核态的详细介绍？...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。...2）特权级 熟悉Unix/Linux系统的人都知道，fork的工作实际上是以系统调用的 方式完成相应功能的，具体的工作是由sys_fork负责实施。...系统调用 这是用户态进程主动要求切换到内核态的一种方式，用户态进程通过系统调用申请使 用操作系统提供的服务程序完成工作，比如前例中fork()实际上就是执行了一个创建新进程的系统调用。...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.
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