嵌入式每日八股2.7

什么是内核态和用户态？

Linux kernel和一般程序的区别是什么？

当进程运行在内核空间时就处于内核态，而进程运行在用户空间时则处于用户态。

• 从系统资源访问方面

在内核态下，进程运行在内核地址空间中，此时 CPU 可以执行任何指令，操作系统的任何资源，包括硬件。运行的代码也不受任何的限制，可以自由地访问任何有效地址，也可以直接进行端口的访问。 在用户态下，进程运行在用户地址空间中，被执行的代码要受到 CPU 的诸多检查，不能直接访问系统硬件，它们只能访问映射其地址空间的页表项中规定的在用户态下可访问页面的虚拟地址，且只能对任务状态段(TSS)中 I/O 许可位图(I/O Permission Bitmap)中规定的可访问端口进行直接访问。

• 从出错危害性方面

对于以前的 DOS 操作系统来说，是没有内核空间、用户空间以及内核态、用户态这些概念的。可以认为所有的代码都是运行在内核态的，因而，用户编写的应用程序代码可以很容易的让操作系统崩溃掉。 对于 Linux 来说，通过区分内核空间和用户空间的设计，隔离了操作系统代码(操作系统的代码要比应用程序的代码健壮很多)与应用程序代码。即便是单个应用程序出现错误，也不会影响到操作系统的稳定性，这样其它的程序还可以正常的运行。但是内核模块出错，有可能导致内核崩溃，只能重启系统。所以，区分内核空间和用户空间本质上是要提高操作系统的稳定性及可用性。

Linux使用Ring3级别运行用户态, RIng0作为内核态, Ring3状态不能访问RIng0的地址空间, 包括数据和代码,【看硬件相关ARM64部分】

Linux的4G地址空间, 前3G是用户空间, 后面1G是内核态的地址空间, 是共享的, 存放了整个内核的代码和内核模块以及内核所维护的数据.

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