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。
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。...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。
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()）。...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。...（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。
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。...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...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。...内核缓存区 当一个用户进程要从磁盘读取数据时，内核一般不直接读磁盘，而是将内核缓冲区中的数据复制到进程缓冲区中。...read是把数据从内核缓冲区复制到进程缓冲区。write是把进程缓冲区复制到内核缓冲区。
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。
先看基础常识: 基础 内核在创建进程的时候，会为进程创建相应的堆栈。 每个进程会有两个栈，一个用户栈，存在于用户空间，一个内核栈，存在于内核空间。 ...当进程在用户空间运行时，CPU寄存器里面的内容是用户堆栈地址，使用用户栈 当进程在内核空间时，CPU寄存器里面的内容是内核栈空间地址，使用内核栈。...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。 ...2.异常 当CPU在执行运行在用户态下的程序时，发生了某些事先不可知的异常，这时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，也就转到了内核态，比如缺页异常。
当一个任务(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这1G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。...2、用户态和内核态的转换 用户态切换到内核态的3种方式：a.系统调用 b.异常 c.外围设备的中断 a.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
，我们就称进程处于内核运行态。...此时处理器处于特权级最高的（0级）内核代码中执行。当进程处于内核态时，执行的内核代码会使用当前进程的内核栈。 用户态： 每个进程都有自己的内核栈。当进程在执行用户自己的代码时，则称其处于用户运行态。...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。因为中断处理程序将使用当前进程的内核栈。这与处于内核态的进程的状态有些类似。...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。
当一个任务（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运行态（或简称为内核态）。此时处理器处于特权级最高的（0级）内核代码中执行。...当进程处于内核态时，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。 当进程在执行用户自己的代码时，则称其处于用户运行态（用户态）。...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。...处理器总处于以下状态中的一种： 1、内核态，运行于进程上下文，内核代表进程运行于内核空间； 2、内核态，运行于中断上下文，内核代表硬件运行于内核空间； 3、用户态，运行于用户空间。
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。...每个进程都有自己的内核栈。 当进程执行用户自己的代码时，则称其处于用户态。即此时处理器在特权级最低的用户代码中运行。当正在执行用户程序而突然中断时，此时用户程序也可以象征性地处于进程的内核态。...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。
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。...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。 用户运行一个程序，该程序创建的进程开始时运行自己的代码，处于用户态。...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。...用户态切换到内核态的3种方式 （1）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。...例如fork（）就是执行了一个创建新进程的系统调用。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。
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。...运行于用户态的进程可以执行的操作和访问的资源都会受到极大的限制，而运行在内核态的进程则可以执行任何操作并且在资源的使用上没有限制。...2）异常事件： 当CPU正在执行运行在用户态的程序时，突然发生某些预先不可知的异常事件，这个时候就会触发从当前用户态执行的进程转向内核态执行相关的异常事件，典型的如缺页异常。...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。
在计算机系统中，通常运行着两类程序：系统程序和应用程序，为了保证系统程序不被应用程序有意或无意地破坏，为计算机设置了两种状态： 系统态(也称为管态或核心态)，操作系统在系统态运行——运行操作系统程序 用户态...(也称为目态)，应用程序只能在用户态运行——运行用户程序 在实际运行过程中，处理机会在系统态和用户态间切换。...---- 3.5补充 UNIX 系统把进程的执行状态分为两种: 一种是用户态执行，表示进程正处于用户状态中执行； 另一种是核心态执行，表示一个应用进程执行系统调用后，或 I/O 中断、时钟中断后，进程便处于核心态执行...这两种状态的主要差别在于： 处于用户态执行时，进程所能访问的内存空间和对象受到限制，其所占有的处理机是可被抢占的； 而处于核心态执行中的进程，则能访问所有的内存空间和对象，且所占用的处理机是不允许被抢占的...---- 3.28再补充 用户态切换到内核态的唯一途径——>中断/异常/陷入 内核态切换到用户态的途径——>设置程序状态字 注意一条特殊的指令——陷入指令（又称为访管指令，因为内核态也被称为管理态，访管就是访问管理态
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）。...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。...运行于用户态的进程可以执行的操作和访问的资源都会受到极大的限制，而运行在内核态的进程则可以执行任何操作并且在资源的使用上没有限制。...2）异常事件： 当CPU正在执行运行在用户态的程序时，突然发生某些预先不可知的异常事件，这个时候就会触发从当前用户态执行的进程转向内核态执行相关的异常事件，典型的如缺页异常。...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。
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...，这些文件，有些是只读的，有些是可写的，有些是动态变化的，比如进程文件，当应用程序读取某个 /proc/ 文件时，内核才会去注册这个文件，然后再调用一组内核函数来处理，将相应的内核参数拷贝到用户态空间，...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。...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。...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。...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？
其实无论是不是Unix或者Linux，对于任何操作系统来说，创建一个新的进程都是属于核心功能，因为它要做很多底层细致地工作，消耗系统的物理资源，比如分配物理内存，从父进程拷贝相关信息，拷贝设置页目录页表等等...3）用户态和内核态 现在我们从特权级的调度来理解用户态和内核态就比较好理解了，当程序运行在3级特权级上时，就可以称之为运行在用户态，因为这是最低特权级，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...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。...这3种方式是系统在运行时由用户态转到内核态的最主要方式，其中系统调用可以认为是用户进程主动发起的，异常和外围设备中断则是被动的。...关于中断处理机制的细节和步骤这里也不做过多分析，涉及到由用户态切换到内核态的步骤主要包括： [1] 从当前进程的描述符中提取其内核栈的ss0及esp0信息。
文章目录 简介 执行线程 两种虚拟机制 进程描述符与任务队列 PID 进程状态转化图 进程级联 进程创建过程 写时拷贝 fork() 线程在Linux中的实现 clone参数标志 内核线程 进程终结 删除进程描述符...为了与老版本的Unix和Linux兼容、PID的最大值默认设置为32767 (short int短整型的最大值)。内核把每个进程的PID存放在它们各自的进程描述符中。...进程状态转化图 进程级联 Linux进程之间存在一个明显的继承关系。所有的进程都是PID为1的init进程的后代。内核在系统启动的最后阶段启动init进程。...从内核的角度来说，它并没有线程这个概念。Linux把所有的线程都当作进程来实现。内核并没有准备特别的调度算法或是定义特别的数据结构来表征线程。相反，线程仅仅被视为一个使用某些共享资源的进程。...它们只在内核空间运行，从来不切换到用户空间。内核进程和普通进程一样，可以被调度，也可以被抢占。 Linux确实会把一些任务交给内核线程去做，像pdflush和ksofirqd这 些任务就是明显的例子。
如：要访问操作系统的内核数据结构，如进程表，则需要在特选态下才能办到。如果要访问用户程序里的数据，在用户态即可。...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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