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。...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。...通过内核模块，可以向/proc下注册新的文件，指定用户读写该文件时的回调函数；这样，当用户读写该文件时，工作在内核态的回调函数就可以执行信息交互的有关工作。...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。
（1）让我们忽略Linux对段式内存映射的支持。...准备复制之前内核先要确定用户空间地址和长度的合法性，至于从该用户空间地址开始的某个长度的整个区间是否已经映射并不去检查，如果区间内某个地址未映射或读写权限等问题出现时，则视为坏地址，就产生一个页面异常，...*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。...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。
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。
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？...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。...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。
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
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。...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。...但知道了这一点，我相信对很多问题也就很容易理解了，比如说基于缓冲区的IO和无缓冲的IO，用户进程和内核进程之间的切换，IO复用中的读写内核事件表，等等，这些知识之后会一一补上。
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。...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。...但知道了这一点，我相信对很多问题也就很容易理解了，比如说基于缓冲区的IO和无缓冲的IO，用户进程和内核进程之间的切换，IO复用中的读写内核事件表等等。
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。...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。...但知道了这一点，我相信对很多问题也就很容易理解了，比如说基于缓冲区的IO和无缓冲的IO，用户进程和内核进程之间的切换，IO复用中的读写内核事件表，等等，这些知识之后会一一补上。
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？
）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...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。...，保护就是为了物理内存免受非法访问，于是用户空间，内核空间，特权级也被提出来了，段寄存器里保存的不再是段基址，而是段选择子，由操作系统分配，用户也无法随意修改段选择子，必须通过中断的形式才能从用户态陷入内核态
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。...它主要是被用来修改内核的运行时参数，换句话说，它可以在内核运行过程中，动态修改内核参数。 它本质上还是用到了文件的读写操作，来完成用户态和内核态的通信。...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。 ----
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
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。
让我们继续在《内核读写内存浮点数》的基础之上做一个简单的延申，如何实现多级偏移读写，其实很简单，读写函数无需改变，只是在读写之前提前做好计算工作，以此来得到一个内存偏移值，并通过调用内存写入原函数实现写出数据的目的...以读取偏移内存为例，如下代码同样来源于本人的LyMemory读写驱动项目，其中核心函数为WIN10_ReadDeviationIntMemory()该函数的主要作用是通过用户传入的基地址与偏移值，动态计算出当前的动态地址...的动态地址中的数据，如下图所示； 至于如何将数据写出四级偏移的基址上面，则只需要取出pbase里面的基址，并通过原函数WIN10_WriteProcessMemory直接写出数据即可，此出的原函数在《内核...MDL读写进程内存》中已经做了详细介绍，实现写出代码如下所示； #include #include #include // 普通Ke...DriverUnload = UnDriver; return STATUS_SUCCESS; } 运行如上代码将在0x6566e0所在的基址上，将数据替换为100，实现效果图如下所示； 那么如何实现读写内存浮点数
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。...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。...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？
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。
让我们继续在《内核读写内存浮点数》的基础之上做一个简单的延申，如何实现多级偏移读写，其实很简单，读写函数无需改变，只是在读写之前提前做好计算工作，以此来得到一个内存偏移值，并通过调用内存写入原函数实现写出数据的目的...以读取偏移内存为例，如下代码同样来源于本人的LyMemory读写驱动项目，其中核心函数为WIN10_ReadDeviationIntMemory()该函数的主要作用是通过用户传入的基地址与偏移值，动态计算出当前的动态地址...的动态地址中的数据，如下图所示；图片至于如何将数据写出四级偏移的基址上面，则只需要取出pbase里面的基址，并通过原函数WIN10_WriteProcessMemory直接写出数据即可，此出的原函数在《内核...MDL读写进程内存》中已经做了详细介绍，实现写出代码如下所示；#include #include #include // 普通Ke内存读取...->DriverUnload = UnDriver;return STATUS_SUCCESS;}运行如上代码将在0x6566e0所在的基址上，将数据替换为100，实现效果图如下所示；图片那么如何实现读写内存浮点数
用户态和内核态 用户空间中的代码被限制了只能使用一个局部的内存空间，我们说这些程序在用户态（User Mode） 执行。...进程和线程 一个应用程序启动后会在内存中创建一个执行副本，这就是进程。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。 那么用户态进程如果要执行程序，是否也要向内核申请呢？...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。
一、读写锁是什么？...读写锁其实还是一种锁，是给一段临界区代码加锁，但是此加锁是在进行写操作的时候才会互斥，而在进行读的时候是可以共享的进行访问临界区的 ps：读写锁本质上是一种自旋锁 二、为什么需要读写锁？...如果每次操作都给此段代码加锁，太浪费时间了而且也很浪费资源，降低程序的效率，因为读操作不会修改数据，只是做一些查询，所以在读的时候不用给此段代码加锁，可以共享的访问，只有涉及到写的时候，互斥的访问就好了 三、读写锁的行为...读写之间是互斥的—–>读的时候写阻塞，写的时候读阻塞，而且读和写在竞争锁的时候，写会优先得到锁 四、自旋锁&挂起等待是锁？...---->读和写在同时竞争锁的时候，写会优先的得到锁 互斥---->读的时候写阻塞，写的时候读阻塞 4.相关函数 （1）pthread_rwlock_init()—->初始化函数 功能：初始化读写锁
Linux内核地址映射模型 x86 CPU采用了段页式地址映射模型。进程代码中的地址为逻辑地址，经过段页式地址映射后，才真正访问物理内存。 段页式机制如下图。 ?...Linux内核地址空间划分 通常32位Linux内核地址空间划分0~3G为用户空间，3~4G为内核空间。注意这里是32位内核地址空间划分，64位内核地址空间划分是不同的。 ?...Linux内核高端内存的由来 当内核模块代码或线程访问内存时，代码中的内存地址都为逻辑地址，而对应到真正的物理内存地址，需要地址一对一的映射，如逻辑地址0xc0000003对应的物理地址为0x3，0xc0000004...Linux内核高端内存的理解 前面我们解释了高端内存的由来。...2、64位内核中有高端内存吗？ 目前现实中，64位Linux内核不存在高端内存，因为64位内核可以支持超过512GB内存。若机器安装的物理内存超过内核地址空间范围，就会存在高端内存。
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