所以当进程切换的时候，当前进程被时钟中断打断，将发生中断时的现场保存到进程内核栈（如：sp, lr等），然后会切换到下一个进程，当再次回切换回来的时候，返回用户空间的时候会恢复之前的现场，进程就可以继续执行...３）当进程调度，由prev进程切换到next进程的时候，如果不是内核线程则进行地址空间切换调用check_and_switch_context，此函数会判断next进程的ASID版本号是否和全局的ASID...从 Ub -> Ka 由于切换到内核线程，所以不需要切换地址空间。 从Ka -> Kb 俩内核线程之前切换，不需要切换地址空间。...从Kb -> Ub 从内核线程切换到用户进程，由于Ka和Kb都是借用Ub的active_mm，而Ub的active_mm 等于Ub的mm,所以这个时候 Kb的active_mm和 Ub的mm相同，所有也不会切换地址空间...（VA到PA）也都是从自己的pgd开始进行，一切对用户来说就好像没有发生一样，简直天衣无缝。
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。...异常：如果当前进程运行在用户态，如果这个时候发生了异常事件，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 外围设备中断：外围设备完成用户请求的操作之后，会向CPU发出中断信号，这时CPU会转去处理对应的中断处理程序...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。...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。
因为用户态协程切换比线程切换性能高：线程切换保存恢复的数据更多，需要用户态和内核态切换。其次libco又避免了异步调用和回调分离导致的代码结构破碎。...线程往往需要对公共数据加锁，锁会导致线程调度。因为用户的线程是在用户态执行，而线程调度和管理是在内核态实现，所以线程调度需要从用户态转到内核态，再从内核态转到用户态。...epoll_ctl每次只往内核添加红黑树节点，不需像select/poll拷贝所有fd到内核，epoll_wait通过共享内存从内核传递就绪fd到用户，不需像select/poll拷贝出所有fd并遍历所有...每次创建新的协程要分配这么大的空间需要有时间开销，另外频繁申请、销毁会导致内存碎片的产生。即使在共享栈模式下不用为每个协程申请协程栈，也会有第一部分stCoRoutine_t的开销。...但在非协程池模式下，频繁mmap 8M的堆内存会导致大量缺页中断。
按照特权等级划分进程的运行空间 内核空间（Ring 0）：具有最高权限，可以直接访问所有资源 用户空间（Ring 3）：只能访问受限资源，不能直接访问内存等硬件设备，必须通过系统调用陷入到内核中，才能访问这些特权资源...也就是说，进程既可以在用户空间运行，称为进程的用户态 又可以在内核空间运行，称为进程的内核态 重点：用户态到内核态的转变需要通过系统调用来完成 系统调用的栗子 比如，当我们查看文件内容时，就需要多次系统调用来完成...，需要先保存起来 为了执行内核态代码，CPU 寄存器需要更新为内核态指令的新位置 最后才是跳转到内核态运行内核任务 系统调用结束后，CPU 寄存器需要恢复原来保存的用户态 然后再切换回用户空间，继续运行进程...总结下 一次系统调用的过程，其实发生了两次 CPU 上下文切换【用户态切内核态，内核态再切回用户态】 系统调用过程中，并不会涉及到虚拟内存等进程用户态的资源，也不会切换进程 和进程上下文切换的不同 进程上下文切换...基础知识点 在 Linux 中，进程是由内核来管理和调度 进程的切换只能发生在内核态 所以，进程的上下文不仅包括了虚拟内存、栈、全局变量等用户空间的资源，还包括了内核堆栈、寄存器等内核空间的状态 进程的上下文切换就比系统调用时多了一步
这样会导致一个问题：服务器的线程数是有限制的，而不是每个客户端时时都有数据进行传输的。所以大量空的线程占了位置，但是又不工作，导致服务器的性能受限。 这会涉及到4次上下文切换和4次拷贝。...第一次切换：从用户态切换到内核态，将数据读取到内核 第二次切换：从内核态切换到用户态，读取返回 第三次切换：从用户态切换到内核态，将数据拷贝到内核 第四次切换：从内核态切换到用户态，写完返回 四次拷贝：...1.通过DMA将数据从硬件拷贝到内核 2.通过CPU将数据从内核拷贝到用户缓冲 3.通过CPU将数据从用户缓冲拷贝到内核 4.从内核写入到硬件 NIO：一个请求对应一个线程，解决BIO高并发的问题。...会涉及到3次拷贝，2次切换： 第一次拷贝：从硬件到内核空间 第二次拷贝：从内核空间到socket buffer 第三次拷贝：从socket buffer到protocol engine 第一次切换：从用户态切换到内核态...，数据通过DMA将数据拷贝到内核 第二次切换：数据写完到硬件后返回，从内核态切换到用户态 BIO和NIO对比： BIO基于流，而NIO基于 Buffer.
遵守“一切以人为本”的原则，我最终选择先从从userspace的视角来看内核的内存管理。最开始的系列文章选择了vm运行参数这个主题。...之后系统返回产生异常的地址，重新执行内存访问，一切好象没有发生过。因此，看起来虚拟内存和物理内存的分配被分割开了，这是否意味着进程可以任意的申请虚拟地址空间呢？...malloc（就是堆的分配），用户空间进程stack的分配等）是非常的吝啬的（顺便提及的是：内存管理模块对来自内核的内存申请是大方的，内核工程师的自豪感是否油然而生，呵呵～～），总是百般阻挠，直到最后一刻实在没有办法了才分配物理内存...但是不适合大段虚拟内存段的管理（因为要建立大量的页表，TLB side有限，因此会导致TLB miss，影响性能），huge page和normal page相反。...四、代码分析 用户空间进程在使用内存的时候（更准确的说是分配虚拟内存，其实用户空间根本无法触及物理内存的分配，那是内核的领域），内核都会调用__vm_enough_memory函数来验证是否可以允许分配这段虚拟内存
用户空间与内核空间 进程的寻址空间会划分为两部分：内核空间、用户空间 用户空间只能执行受限的命令，而且不能直接调用系统资源，必须通过内核提供的接口来访问 内核空间可以执行特权命令。...FD来确认 epoll则会通知用户进程FD就绪的同时，把已就绪的FD写入用户空间 IO多路复用-select 缺点 需要将整个fd_set从用户空间拷贝到内核空间，select结束还要再次拷贝回用户空间...，转链表存储，无上限 内核遍历fd，判断是否就绪 数据就绪或超时后，拷贝pollfd数组到用户空间，返回就绪fd数量 用户进程判断n是否大于0 大于0则遍历pollfd数组，找到就绪数组...： LevelTriggered：简称LT，当FD有数据可读时，会重复通知多次，直到数据处理完成 EdgeTriggered：简称ET，当FD有数据可读时，只会通知一次，不管数据是否处理完成 信号驱动...处理函数不能及时处理可能导致信号队列溢出 而且内核空间与用户空间的频繁交互性能较低 异步IO 异步IO的整个过程都是非阻塞的，用户进程调用完异步API后就可以去做其它事情，内核等待数据就绪并拷贝到用户空间才会递交信号
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。...2.内核态执行操作：进入3GB-4GB中的内核地址空间去执行这些代码完成操作。 3.切回用户态：内核态执行完之后，切换用户态。...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...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。
2、绝对没有问题，但是性能不佳的方案 当系统发生进程切换，从进程A切换到进程B，从而导致地址空间也从A切换到B，这时候，我们可以认为在A进程执行过程中，所有TLB和Cache的数据都是for A进程的，...对于所有的进程（包括内核线程），内核地址空间是一样的，因此对于这部分地址翻译，无论进程如何切换，内核地址空间转换到物理地址的关系是永远不变的，其实在进程A切换到B的时候，不需要flush掉，因为B进程也可以继续使用这部分的...对于用户地址空间，各个进程都有自己独立的地址空间，在进程A切换到B的时候，TLB中的和A进程相关的entry（上图中，青色的block）对于B是完全没有任何意义的，需要flush掉。...既然没有切换地址空间，那么也就不需要flush 那些进程特定的tlb entry了，当从K切换会A进程后，那么所有TLB的数据都是有效的，从大大降低了tlb miss。...usersapce，而那些进程A残留的TLB entry也不会影响内核线程的执行，毕竟B没有自己的用户地址空间，而且和A共享内核地址空间。
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：内核空间和用户空间，内核空间是内核代码运行的地方，用户空间是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...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。
高效IO之零拷贝技术 这种技术是出现在 IO 操作上的， IO 操作会大量消耗 CPU 的性能，为什么说 IO 操作很容易成为性能瓶颈呢，每一个的 IO 操作都会涉及到操作系统的内核空间和用户空间的转换...当我们使用输入输出流进行读写时，实际上是进行了多次上下文切换，比如应用读取数据时，先在内核态将数据从磁盘读取到内核缓存，再切换到用户态将数据从内核缓存读取到用户缓存。...流程： 将需要拷贝的数据拷贝到内核空间中，于是产生了一次用户空间到内核空间的上下文切换 数据读取后返回后导致上下文从内核空间切换到了用户空间（这两步完成了读操作） 将读取的数据要写入到IO设备中，执行写入操作把用户空间切换到内核空间上下文中...，并将数据写入到内核空间 将内核数据写入到目标IO设备中，然后写入操作返回结果，从内核空间返回到用户空间上下文中（这两步完成了写操作） 这个过程当中一共出现了4次数据拷贝和4次用户态-内核态的上下文切换...仔细检查之前的流程，其实第二次和第三次的复制没有必要（就是将在内核空间中的数据返回到用户空间和用户空间数据写入到内核空间中） 流程改变为： 从用户态切换到内核态 transferTo() 调用使文件内容通过
内核态进程可以执行任意命令，调用系统的一切资源，而用户态进程只能执行简单的运算，不能直接调用系统资源。那用户态进程如何执行系统调用呢？...上下文切换：当用户程序向内核发起系统调用时，CPU 将用户进程从用户态切换到内核态；当系统调用返回时，CPU 将用户进程从内核态切换回用户态。...在 Linux 的缓存 IO 机制中，数据会先从磁盘/网卡通过DMA方式被拷贝到内核空间的缓冲区中，然后才会从内核空间的缓冲区拷贝到应用程序的地址空间。...写数据：用户进程调用write()，将数据从用户空间缓冲区复制到内核空间缓冲区，这时候对用户进程来说，写操作已完成，至于数据什么时候从内核缓冲区写入到磁盘/网卡，由操作系统决定，这种输出方式称为延迟写，...（2）内核开始准备数据（从网卡拷贝到缓冲区），进程请求的数据并不是一下就能准备好，准备数据是要消耗时间的。与此同时，用户进程阻塞，等待数据ing。 （3）把数据从内核空间拷贝到用户空间。
进程创建 通常有4个事件会导致创建一个进程： 新的批量作业 交互登录。终端用户登录到系统 操作系统因为提供一项服务而创建。操作系统可以创建一个进程，代表用户程序执行一个功能，使用户无需等待。...特权态：特权态可称做系统态、控制态或内核态，内核态指的是操作系统的内核。用户态：用户程序常在该模式下运行 两种模式可以保护操作系统和重要的操作系统表不受用户程序的干涉。 操作系统内核的典型功能： ?...对于陷阱,操作系统首先确认错误或者异常是否是致命的。如果是，当前进程被转换到退出态；如果不是，操作系统的动作取决于错误的种类和操作系统的设计（有可能是视图恢复或通知用户）。...操作系统也可能被来自正在执行的程序的系统调用激活，比如打开文件，通常，使用系统调用会导致把当前进程置为阻塞态 系统调用 Unix 系统是由用户空间（userland）和内核组成。...这些都是用户应用程序所不能涉及的，只能通过系统调用来完成。 系统调用为内核和用户空间搭建了桥梁。规定了程序和计算机硬件直接所允许发生的一切交互。 模式切换和进程切换是不同的。
,打开文件列表files_struct都是要独立拥有的，都需要申请内存并初始化它们: 总之，在Linux内核中并没有对线程做特殊处理，还是由task_struct进行管理，从内核角度看，用户天的线程本质还是一个进程...---- 用户级线程和内核级线程的区别 操作系统内存整体可以划分为用户区和内核区两部分，如果用户区的函数需要调用内核区相关函数，需要通过系统调用切换到内核区执行。...由于用户区和内核区是分开的，因此对应的函数栈也是不同的，因此如果我们需要从用户态切换到内核态执行，需要准备两套栈，一套用户栈，一套内核栈: 用户态切换到内核态执行的过程大致如下: 当用户态程序进行系统调用时...当用户级线程发生IO或页面故障引起的阻塞时，由于操作系统无法感知用户级线程存在，所以会直接进行进程切换，而不是切换到进程中另一个线程继续执行。...解决缓存一致性通常采用总线嗅探技术，每个缓存都通过监听所有缓存和内存的总线，来发现内存的访问，如果CPU发现对它放在缓存中的数据的更新，会作废本地副本，从主存同步最新结果。
在很多现代操作系统中，一个进程的（虚）地址空间大小为4G，分为系统（内核？）空间和用户空间两部分，系统空间为所有进程共享，而用户空间是独立的，一般WINDOWS进程的用户空间为2G。...一般的评价标准是：如果某些资源不独享会导致线程运行错误，则该资源就由每个线程独享，而其他资源都由进程里面的所有线程共享。...内核线程的实现缺点是： 1.效率低，因为线程在内核态实现，每次线程切换都需要陷入到内核，由操作系统来调度，而有用户态切换到内核态是要话费很多时间的，另外内核态实现会占用内核稀有的资源，因为操作系统要维护线程列表...线程从用户态切换到内核态： 什么情况下会造成线程从用户态到内核态的切换呢？ 首先，如果在程序运行过程中发生中断或者异常，系统将自动切换到内核态来运行中断或异常处理机制。...此外，程序进行系统调用也会从用户态切换到内核态。
内核空间（Ring 0）拥有最高权限，可以直接访问所有资源 用户空间（Ring 3）只能访问受限资源，不能直接访问内存等硬件设备。...它必须通过系统调用被陷入（trapped）内核中才能访问这些特权资源。 图片 从另一个角度看，一个进程既可以在用户空间也可以在内核空间运行。...当一个进程在用户空间运行时，称为该进程的用户态，当它落入内核空间时，称为该进程的内核态。 从用户态到内核态的转换需要通过系统调用来完成。...那么系统调用结束后，CPU 寄存器需要恢复原来保存的用户状态，然后切换到用户空间继续运行进程。 因此，在一次系统调用的过程中，实际上有两次 CPU 上下文切换。...首先，进程是由内核管理的，进程切换只能发生在内核态。因此，进程上下文不仅包括虚拟内存、栈和全局变量等用户空间资源，还包括内核栈和寄存器等内核空间的状态。
一个低权限的本地用户能够利用此漏洞获取其他只读内存映射的写权限，有可能进一步导致提权漏洞 二，形成原因 漏洞形成原因（写时拷贝技术） 在Linux程序中，fork（）会产生一个和父进程完全相同的子进程，...Linux内核的内存子系统在处理写时拷贝（Copy-on-Write)时存在条件竞争漏洞，导致可以破坏私有只读内存映射。...三，漏洞检测复现 工具： gcc：linux系统下的编译器,用于编译程序dirtyc0w.c：本次实验漏洞验证的POC源码 1、编译poc 文件 切换到cow用户，查看系统内核版本和系统版本 2、复现漏洞...准备用sudo切换为root用户，创建只读文件，再切回cow用户利用poc对文件越权写入。...四，漏洞修复 方法一 1、升级内核修复 CentOS 6/7 系列操作系统： 1) 检查是否有内核升级包：yum check-update |grep kernel 2) 升级内核：yum update
1.1.3 用户态到内核态如何切换 从用户态切换到内核态有三种方式： 系统调用：这是用户态主动要求切换到内核态的一种方式。...一次完整的网络IO过程如下所示： 从上图可以看出，数据无论从网卡到用户空间还是从用户空间到网卡都需要经过内核。...2.2 非阻塞IO模型 调用进程在等待数据的过程中不会被阻塞，而是会不断地轮询查看数据有没有准备好。当数据准备好后，将数据从内核空间拷贝到用户空间，完成IO函数的调用。...问题：当调用的线程过多，对应的信号量会增多，SIGIO函数处理不及时，会导致保存信号的队列溢出；而且内核空间与用户空间频繁的进行信号量的交互，性能很差。...，即将数据从内核空间拷贝到用户空间这个过程，进程阻塞于redvfrom的调用。
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