0

0

详解linux内核空间和用户空间详解

王林

王林

发布时间:2024-02-13 21:36:15

|

1350人浏览过

|

来源于良许Linux教程网

转载

linux驱动程序通常在内核空间中运行,但也可以在用户空间中运行。下面我们将详细解析内核空间和用户空间的概念,以及如何判断它们。

Linux简化了分段机制,使得虚拟地址与线性地址总是一致,因此,Linux的虚拟地址空间也为0~4G。Linux内核将这4G字节的空间分为两部分。将最高的1G字节(从虚拟地址0xC0000000到0xFFFFFFFF),供内核使用,称为“内核空间”。而将较低的3G字节(从虚拟地址 0x00000000到0xBFFFFFFF),供各个进程使用,称为“用户空间)。因为每个进程可以通过系统调用进入内核,因此,Linux内核由系统内的所有进程共享。于是,从具体进程的角度来看,每个进程可以拥有4G字节的虚拟空间。

Linux使用两级保护机制:0级供内核使用,3级供用户程序使用。从图中可以看出(这里无法表示图),每个进程有各自的私有用户空间(0~3G)这个空间对系统中的其他进程是不可见的。最高的1GB字节虚拟内核空间则为所有进程以及内核所共享。

详解linux内核空间和用户空间详解

内核空间中存放的是内核代码和数据,而进程的用户空间中存放的是用户程序的代码和数据。无论是内核空间还是用户空间,它们都处于虚拟空间中。虽然内核空间占据了每个虚拟空间中的最高1GB字节,但映射到物理内存却总是从最低地址(0x00000000)开始。对于内核空间来说,其地址映射是很简单的线性映射,0xC0000000就是物理地址与线性地址之间的位移量,在Linux代码中就叫做PAGE_OFFSET。

那么内核空间和用户空间之间如何进行通讯呢?一般通过系统调用进行通信。

如何判断一个驱动是用户模式驱动还是内核模式驱动?判断的标准是什么?

用户空间模式的驱动一般通过系统调用来完成对硬件的访问,例如将驱动的IO空间映射到用户空间等。因此,主要的判断依据就是系统调用。另外,用户态的链表和内核链表不同,用户态使用printf,内核态使用printk。用户态每个应用程序空间是虚拟的、相对独立的,而内核态中则不是独立的,所以编程需要非常小心。当然,用户态和内核态程序通讯的可以通过ioctl、sysfs、proc等来完成。

内核态和用户态

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)。即此时处理器在特权级最低的(3级)用户代码中运行。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。

最土团购系统
最土团购系统

最土团购系统是国内最专业、功能最强大的GroupOn模式的免费开源团购系统平台,专业技术团队、完美用户体验与极佳的性能,立足为用户提供最值得信赖的免费开源网上团购系统。最土团购系统v2.0商业版于2011年5月12日开放免费下载。使用说明: (1)软件要求:空间必须支持PHP5/MYSQL5,PHP必须开启Php-mbstring、Php-gd两项模块(2)下载最新程序包解压并上传到空间根目录中执

下载

进程上下文和中断上下文

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。

用户空间的应用程序,通过系统调用,进入内核空间。这个时候用户空间的进程要传递很多变量、参数的值给内核,内核态运行的时候也要保存用户进程的一些寄存器值、变量等。所谓的“进程上下文”,可以看作是用户进程传递给内核的这些参数以及内核要保存的那一整套的变量和寄存器值和当时的环境等。

硬件通过触发信号,导致内核调用中断处理程序,进入内核空间。这个过程中,硬件的一些变量和参数也要传递给内核,内核通过这些参数进行中断处理。所谓的“中断上下文”,其实也可以看作就是硬件传递过来的这些参数和内核需要保存的一些其他环境(主要是当前被打断执行的进程环境)。

相关专题

更多
printf用法大全
printf用法大全

php中文网为大家提供printf用法大全,以及其他printf函数的相关文章、相关下载资源以及各种相关课程,供大家免费下载体验。

72

2023.06.20

fprintf和printf的区别
fprintf和printf的区别

fprintf和printf的区别在于输出的目标不同,printf输出到标准输出流,而fprintf输出到指定的文件流。根据需要选择合适的函数来进行输出操作。更多关于fprintf和printf的相关文章详情请看本专题下面的文章。php中文网欢迎大家前来学习。

276

2023.11.28

堆和栈的区别
堆和栈的区别

堆和栈的区别:1、内存分配方式不同;2、大小不同;3、数据访问方式不同;4、数据的生命周期。本专题为大家提供堆和栈的区别的相关的文章、下载、课程内容,供大家免费下载体验。

371

2023.07.18

堆和栈区别
堆和栈区别

堆(Heap)和栈(Stack)是计算机中两种常见的内存分配机制。它们在内存管理的方式、分配方式以及使用场景上有很大的区别。本文将详细介绍堆和栈的特点、区别以及各自的使用场景。php中文网给大家带来了相关的教程以及文章欢迎大家前来学习阅读。

563

2023.08.10

磁盘配额是什么
磁盘配额是什么

磁盘配额是计算机中指定磁盘的储存限制,就是管理员可以为用户所能使用的磁盘空间进行配额限制,每一用户只能使用最大配额范围内的磁盘空间。php中文网为大家提供各种磁盘配额相关的内容,教程,供大家免费下载安装。

1345

2023.06.21

如何安装LINUX
如何安装LINUX

本站专题提供如何安装LINUX的相关教程文章,还有相关的下载、课程,大家可以免费体验。

700

2023.06.29

linux find
linux find

find是linux命令,它将档案系统内符合 expression 的档案列出来。可以指要档案的名称、类别、时间、大小、权限等不同资讯的组合,只有完全相符的才会被列出来。find根据下列规则判断 path 和 expression,在命令列上第一个 - ( ) , ! 之前的部分为 path,之后的是 expression。还有指DOS 命令 find,Excel 函数 find等。本站专题提供linux find相关教程文章,还有相关

294

2023.06.30

linux修改文件名
linux修改文件名

本专题为大家提供linux修改文件名相关的文章,这些文章可以帮助用户快速轻松地完成文件名的修改工作,大家可以免费体验。

773

2023.07.05

php源码安装教程大全
php源码安装教程大全

本专题整合了php源码安装教程,阅读专题下面的文章了解更多详细内容。

74

2025.12.31

热门下载

更多
网站特效
/
网站源码
/
网站素材
/
前端模板

精品课程

更多
相关推荐
/
热门推荐
/
最新课程
PostgreSQL 教程
PostgreSQL 教程

共48课时 | 6.4万人学习

Git 教程
Git 教程

共21课时 | 2.3万人学习

关于我们 免责申明 举报中心 意见反馈 讲师合作 广告合作 最新更新
php中文网:公益在线php培训,帮助PHP学习者快速成长!
关注服务号 技术交流群
PHP中文网订阅号
每天精选资源文章推送

Copyright 2014-2026 https://www.php.cn/ All Rights Reserved | php.cn | 湘ICP备2023035733号