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从进入内核态看内存管理

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...）时，它处于用户态，只能执行普通的 CPU 指令 ，当 CPU 运行于内核空间（执行内核空间的指令）时，它处于内核态，可以执行清内存，置时钟，读写文件等特权指令，那怎么区分 CPU 是在用户态还是内核态呢...，CPU 定义了四个特权等级，如下，从 0 到 3，特权等级依次递减，当特权级为 0 时，CPU 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...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...，逻辑地址要先经过段式管理单元转成线性地址（也称虚拟地址），然后再经过页式管理单元转成物理内存，如下 分页是可选项 在 Linux 中，虽然也是段页式内存管理，但它统一把 CS，DS，SS，ES 的段基址设置为了

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linux 内核态与用户态_linux内核态和用户态通信

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。

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内核态与用户态_linux内核态和用户态通信

栈是由编译器自动管理的，不用你操心。堆是动态分配内存的，并且你可以分配使用很大的内存。但是用不好会产生内存泄漏。...*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。...只有当其中一个进程执行堆栈写操作（如push操作）时内核内存管理程序才会为写操作进程分配新的内存页面。而进程0和进程1的用户堆栈比较特殊，见后面说明。...这个长度值是Linux 0.12内核所能支持的最大物理内存长度（参见head.s，110行开始的注释）。因此，内核代码可以寻址到整个物理内存范围中的任何位置，当然也包括主内存区。...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。

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Linux用户态进程的内存管理

上一篇我们了解了内存在内核态是如何管理的，本篇文章我们一起来看下内存在用户态的使用情况，如果上一篇文章说是内核驱动工程师经常面对的内存管理问题，那本篇就是应用工程师常面对的问题。...相信大家都知道对用户态的内存消耗对象是进程，应用开发者面对的所有代码操作最后的落脚点都是进程，这也是说为什么内存和进程两个知识点的重要性，理解了内存和进程两大法宝，对所有软件开发的理解都会有了全局观（关于进程的知识以后再整理和大家分享...当100M中任何一页发生写操作时，MMU会给CPU发page fault（MMU可以从寄存器读出发生page fault的地址；MMU可以读出发生page fault的原因），Linux内核收到缺页中断...，在缺页中断的处理程序中读出虚拟地址和原因，去VMA中查，发现是用户程序在写malloc的合法区域且有写权限，Linux内核就真正的申请内存，页表中对应一页的权限也修改为R+W。...，不包括内核空间的内存消耗 。

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Linux用户态进程的内存管理

上一篇我们了解了内存在内核态是如何管理的，本篇文章我们一起来看下内存在用户态的使用情况，如果上一篇文章说是内核驱动工程师经常面对的内存管理问题，那本篇就是应用工程师常面对的问题。...相信大家都知道对用户态的内存消耗对象是进程，应用开发者面对的所有代码操作最后的落脚点都是进程，这也是说为什么内存和进程两个知识点的重要性，理解了内存和进程两大法宝，对所有软件开发的理解都会有了全局观（关于进程的知识以后再整理和大家分享...，在缺页中断的处理程序中读出虚拟地址和原因，去VMA中查，发现是用户程序在写malloc的合法区域且有写权限，Linux内核就真正的申请内存，页表中对应一页的权限也修改为R+W。...，不包括内核空间的内存消耗 。...物理地址和虚拟地址的分布 Linux内核内存管理算法Buddy和Slab

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linux中用户态和内核态是什么_用户态内核

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。

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理解Linux用户态和内核态

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？...这个内存的管理就变得非常的复杂。 库函数 库函数就是屏蔽这些复杂的底层实现细节，减轻程序员的负担，从而更加关注上层的逻辑实现。...为什么要区分用户态与内核态？ 在CPU的所有指令中，有一些指令是非常危险的，如果错用，将导致整个系统崩溃。比如：清内存、设置时钟等。...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。

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linux内核态和用户态小结

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。...因为中断处理程序将使用当前进程的内核态。...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。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

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详解Linux内核内存管理架构

内存管理子系统可能是linux内核中最为复杂的一个子系统，其支持的功能需求众多，如页面映射、页面分配、页面回收、页面交换、冷热页面、紧急页面、页面碎片管理、页面缓存、页面统计等，而且对性能也有很高的要求...本文从内存管理硬件架构、地址空间划分和内存管理软件架构三个方面入手，尝试对内存管理的软硬件架构做一些宏观上的分析总结。...内存管理硬件架构 因为内存管理是内核最为核心的一个功能，针对内存管理性能优化，除了软件优化，硬件架构也做了很多的优化设计。下图是一个目前主流处理器上的存储器层次结构设计方案。 ?...linux的内存映射管理是通过页表来实现的，但是页表是放在内存中的，如果每次地址转换过程都需要访问一次内存，其效率是十分低下的。这里CPU通过TLB硬件单元来加速地址转换。...内存管理软件架构 内核内存管理的核心工作就是内存的分配回收管理，其内部分为2个体系：页管理和对象管理。

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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..." ; 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...组成 ; 层次架构如下 : Linux 内核 需要 " 管理硬件 " , 如 : CPU 处理器 , 内存 , I/O 设备 , 网络设备 等 ; Linux 内核 还需要 向上层的 " 应用程序...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 Linux 内核是如何管理设备的 , 系统调用接口没有关于 " 设备管理 " 的调用接口

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Linux探秘之用户态与内核态

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）。...主要表现为：向下控制硬件资源，向内管理操作系统资源：包括进程的调度和管理、内存的管理、文件系统的管理、设备驱动程序的管理以及网络资源的管理，向上则向应用程序提供系统调用的接口。...从整体上来看，整个操作系统分为两层：用户态和内核态，这种分层的架构极大地提高了资源管理的可扩展性和灵活性，而且方便用户对资源的调用和集中式的管理，带来一定的安全性。...比如C函数库中的内存分配函数malloc()，它具体是使用sbrk()系统调用来分配内存，当malloc调用sbrk()的时候就涉及一次从用户态到内核态的切换，类似的函数还有printf()，调用的是wirte...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。

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Linux探秘之用户态与内核态

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）。...主要表现为：向下控制硬件资源，向内管理操作系统资源：包括进程的调度和管理、内存的管理、文件系统的管理、设备驱动程序的管理以及网络资源的管理，向上则向应用程序提供系统调用的接口。...从整体上来看，整个操作系统分为两层：用户态和内核态，这种分层的架构极大地提高了资源管理的可扩展性和灵活性，而且方便用户对资源的调用和集中式的管理，带来一定的安全性。...比如C函数库中的内存分配函数malloc()，它具体是使用sbrk()系统调用来分配内存，当malloc调用sbrk()的时候就涉及一次从用户态到内核态的切换，类似的函数还有printf()，调用的是wirte...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。

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Linux系统的内核态和用户态

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）。...主要表现为：向下控制硬件资源，向内管理操作系统资源：包括进程的调度和管理、内存的管理、文件系统的管理、设备驱动程序的管理以及网络资源的管理，向上则向应用程序提供系统调用的接口。...从整体上来看，整个操作系统分为两层：用户态和内核态，这种分层的架构极大地提高了资源管理的可扩展性和灵活性，而且方便用户对资源的调用和集中式的管理，带来一定的安全性。...比如C函数库中的内存分配函数malloc()，它具体是使用sbrk()系统调用来分配内存，当malloc调用sbrk()的时候就涉及一次从用户态到内核态的切换，类似的函数还有printf()，调用的是wirte...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。

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【Linux 内核 内存管理】Linux 内核内存布局 ③ ( Linux 内核 动态分配内存 系统接口函数 | 统计输出 vmalloc 分配的内存 )

文章目录 一、Linux 内核 动态分配内存 系统接口函数 二、统计输出 vmalloc 分配的内存 一、Linux 内核 动态分配内存 系统接口函数 ---- Linux 内核 " 动态分配内存 "...是通过 " 系统接口 " 实现的 , 下面介绍几个重要的 接口函数 ; ① 以 " 页 " 为单位分配内存 : alloc_pages , __get_free_page ; ② 以 " 字节 " 为单位分配..." 虚拟地址连续的内存块 " : vmalloc ; ③ 以 " 字节 " 为单位分配 " 物理地址连续的内存块 " : kmalloc ; 注意 该 " 物理地址连续的内存块 " 是以 Slab 为中心的...; 二、统计输出 vmalloc 分配的内存 ---- 执行 grep vmalloc /proc/vmallocinfo 命令 , 可以统计输出 通过 vmalloc 函数分配的 " 虚拟地址连续的内存块

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Linux内核内存管理与漏洞利用

前言 网上已经有很多关于Linux内核内存管理的分析和介绍了，但是不影响我再写一篇：一方面是作为其他文章的补充，另一方面则是自己学习的记录、总结和沉淀。...使用Buddy算法的的应用有很多，其中Linux内核就是一个，此外jemalloc也是使用Buddy技术的一个现代内存分配器。 Linux内核中的伙伴系统块大小为一页，通常是4096字节。...【文章福利】【Linux内核内存管理专题训练营】火热开营！！...最新Linux内核技术详解 独家Linux内核内存管理干货分享 入营地址：inux内核内存管理专题训练营 两天持续技术输出： -------------------- 第一天： 1.物理内存映射及空间划分...其中partial是Linux内核中可插拔式通用双链表结构，使用内核中双链表的接口进行操作。nr_partial表示partial双链表中的元素个数，即slab的个数。

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Linux用户态与内核态通信的几种方式

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...（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。 ----

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用户态、内核态

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。...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。...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？

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DPDK巨页地址管理Linux内核内存管理内存映射pagemaprdma内存注册

DPDK巨页地址管理/Linux内核内存管理/内存映射/pagemap/rdma内存/注册术语PFN: 物理地址对应的页帧号：pfn = pte_pfn(*pte)INFINIBAND_USER_MEM...主机内存缓存 (HMC) 负责缓存和管理这些上下文对象。...HMC 在每个 PCI 功能的基础上管理主机内存，并进一步将每个 PCI 功能的 HMC 内存空间分解为用于管理用于给定 PCI 功能的每个上下文对象的内存。...for pte 内核态实现pagemap proc接口的代码位于: fs/proc/task_mmu.c, 把PTE转换为pagemap_entry pte_to_pagemap_entry...您可以使用内核命令行参数hugepages 或在运行时使用procfs 或sysfs 接口来保留大页。 请阅读有关大页的 Linux 内核文档，以获取有关如何保留大页的更多信息。

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用户态内核态、用户栈内核栈

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。...当进程因为中断或者系统调用陷入到内核态时，进程所使用的堆栈也要从用户栈转到内核栈。...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

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内核态和用户态

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。...堆栈指针（SP）： 它指向内存中当前栈空间的顶部。该栈空间保存每个进程中需要保存的相关信息。 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。

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