Linux操作系统 | 用户态与内核态

一.操作系统

操作系统(计算机管理控制程序):是管理计算机硬件与软件资源的极端及程序.

功能:

  1. 进程管理: 主要是进程调度
  2. 存储管理: 存储分配,存储共享,存储保护,存储扩张
  3. 设备管理: 设备分配,设备传输控制,设备独立性
  4. 文件管理: 文件存储空间的管理,目录管理,文件操作管理,文件保护
  5. 作业管理: 负责处理用户提交的任何要求

二.用户态与内核态

在学习使用Linux的过程中,经常会说到用户态与内核态,但是用户态与内核态究竟代表着什么呢?

那么接下来就让我们一起探讨总结一下: 

由上图可以看出通过系统调用将Linux整个体系分为用户态和内核态(或者说是用户空间和内核空间).

内核态: 本质上来说是我们所说的内核,是一种特殊的软件程序. 控制计算机的硬件资源,例如:协调CPU资源,分配内存资源,并且提供稳定的环境供应用程序运行.

用户态: 就是提供应用程序运行的空间,为了使应用程序访问到内核管理的资源如:CPU,内存,I/O等.内核必须提供一组通用的访问接口,这些接口就叫做系统调用.

系统调用

系统调用是操作系统的最小功能单位,这些系统调用组成了用户态和内核态交互的基本接口.

库函数

库函数实际上是对系统调用进行封装,提供简单的基本接口给用户,屏蔽了复杂的底层实现细节,增强了程序的灵活性. 对于简单的接口,也可以直接使用系统调用访问资源.例如:open(),write(),read()等

库函数根据不同的标准有不同的版本:glibc库,POSIX库等

shell

shell是一种特殊的应用程序,俗称命令行.为了方便用户和系统交互,一般一个shell对应一个终端,呈现给用户交互窗口.

内核控制并且管理硬件资源,包括进程的调度和管理、内存管理、文件系统管理、设备驱动管理、网络管理等等。并且提供应用程序统一的系统调用接口。这种分层的架构,极大的提升了系统的稳定性和扩展性,兼容性。

二.用户态是如何切换到内核态的

系统的资源通常是固定的,比如内存(8G),CPU固定,磁盘2TB,网络接口固定.所以就需要操作系统对资源进行有效的利用.假设某个应用程序过分的访问这些资源,就会导致整个系统的资源被占用,如果不对这种行为进行限制和区分,就会导致资源访问的冲突。所以,Linux的设计的初衷:给不同的操作给与不同的权限

Linux操作系统就将权限等级分为了2个等级,分别就是内核态用户态

用户态与内核态区别的本质: 权限不同.用户态的进程能够访问的资源受到了极大的控制,而运行在内核态的进程却不受控制。一个进程可以运行在用户态也可以运行在内核态,那它们之间肯定存在用户态和内核态切换的过程。打一个比方:C库接口malloc申请动态内存,malloc的实现内部最终还是会调用brk()或者mmap()系统调用来分配内存。

从用户态到内核态切换可以通过三种方式:

  1. 系统调用:系统调用本身就是中断,但是软件中断,跟硬中断不同。
  2. 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,就会触发切换。例如:缺页异常。
  3. 外设中断:当外设完成用户的请求时,会向CPU发送中断信号。

热门文章

暂无图片
编程学习 ·

那些年让我们目瞪口呆的bug

程序员一生与bug奋战,可谓是杀敌无数,见怪不怪了!在某知识社交平台中,一个“有哪些让程序员目瞪口呆的bug”的话题引来了6700多万的阅读,可见程序员们对一个话题的敏感度有多高。 1、麻省理工“只能发500英里的邮件” …
暂无图片
编程学习 ·

redis的下载与安装

下载redis wget http://download.redis.io/releases/redis-5.0.0.tar.gz解压redis tar -zxvf redis-5.0.0.tar.gz编译 make安装 make install快链方便进入redis ln -s redis-5.0.0 redis
暂无图片
编程学习 ·

《大话数据结构》第三章学习笔记--线性表(一)

线性表的定义 线性表:零个或多个数据元素的有限序列。 线性表元素的个数n定义为线性表的长度。n为0时,为空表。 在比较复杂的线性表中,一个数据元素可以由若干个数据项组成。 线性表的存储结构 顺序存储结构 可以用C语言中的一维数组来…
暂无图片
编程学习 ·

对象的扩展

文章目录对象的扩展属性的简洁表示法属性名表达式方法的name属性属性的可枚举性和遍历可枚举性属性的遍历super关键字对象的扩展运算符解构赋值扩展运算符AggregateError错误对象对象的扩展 属性的简洁表示法 const foo bar; const baz {foo}; baz // {foo: "bar"…
暂无图片
编程学习 ·

让程序员最头疼的5种编程语言

世界上的编程语言,按照其应用领域,可以粗略地分成三类。 有的语言是多面手,在很多不同的领域都能派上用场。大家学过的编程语言很多都属于这一类,比如说 C,Java, Python。 有的语言专注于某一特定的领域&…
暂无图片
编程学习 ·

写论文注意事项

参考链接 给研究生修改了一篇论文后,该985博导几近崩溃…… 重点分析 摘要与结论几乎重合 这一条是我见过研究生论文中最常出现的事情,很多情况下,他们论文中摘要部分与结论部分重复率超过70%。对于摘要而言,首先要用一小句话引…
暂无图片
编程学习 ·

安卓 串口开发

上图: 上码: 在APP grable添加 // 串口 需要配合在项目build.gradle中的repositories添加 maven {url "https://jitpack.io" }implementation com.github.licheedev.Android-SerialPort-API:serialport:1.0.1implementation com.jakewhart…
暂无图片
编程学习 ·

2021-2027年中国铪市场调研与发展趋势分析报告

2021-2027年中国铪市场调研与发展趋势分析报告 本报告研究中国市场铪的生产、消费及进出口情况,重点关注在中国市场扮演重要角色的全球及本土铪生产商,呈现这些厂商在中国市场的铪销量、收入、价格、毛利率、市场份额等关键指标。此外,针对…
暂无图片
编程学习 ·

Aggressive cows题目翻译

描述&#xff1a; Farmer John has built a new long barn, with N (2 < N < 100,000) stalls.&#xff08;John农民已经新建了一个长畜棚带有N&#xff08;2<N<100000&#xff09;个牛棚&#xff09; The stalls are located along a straight line at positions…
暂无图片
编程学习 ·

剖析组建PMO的6个大坑︱PMO深度实践

随着事业环境因素的不断纷繁演进&#xff0c;项目时代正在悄悄来临。设立项目经理转岗、要求PMP等项目管理证书已是基操&#xff0c;越来越多的组织开始组建PMO团队&#xff0c;大有曾经公司纷纷建造中台的气质&#xff08;当然两者的本质并不相同&#xff0c;只是说明这个趋势…
暂无图片
编程学习 ·

Flowable入门系列文章118 - 进程实例 07

1、获取流程实例的变量 GET运行时/进程实例/ {processInstanceId} /变量/ {变量名} 表1.获取流程实例的变量 - URL参数 参数需要值描述processInstanceId是串将流程实例的id添加到变量中。变量名是串要获取的变量的名称。 表2.获取流程实例的变量 - 响应代码 响应码描述200指…
暂无图片
编程学习 ·

微信每天自动给女[男]朋友发早安和土味情话

微信通知&#xff0c;每天给女朋友发早安、情话、诗句、天气信息等~ 前言 之前逛GitHub的时候发现了一个自动签到的小工具&#xff0c;b站、掘金等都可以&#xff0c;我看了下源码发现也是很简洁&#xff0c;也尝试用了一下&#xff0c;配置也都很简单&#xff0c;主要是他有一…
暂无图片
编程学习 ·

C语言二分查找详解

二分查找是一种知名度很高的查找算法&#xff0c;在对有序数列进行查找时效率远高于传统的顺序查找。 下面这张动图对比了二者的效率差距。 二分查找的基本思想就是通过把目标数和当前数列的中间数进行比较&#xff0c;从而确定目标数是在中间数的左边还是右边&#xff0c;将查…
暂无图片
编程学习 ·

项目经理,你有什么优势吗?

大侠被一个问题问住了&#xff1a;你和别人比&#xff0c;你的优势是什么呢? 大侠听到这个问题后&#xff0c;脱口而出道&#xff1a;“项目管理能力和经验啊。” 听者抬头看了一下大侠&#xff0c;显然听者对大侠的这个回答不是很满意&#xff0c;但也没有继续追问。 大侠回家…
暂无图片
编程学习 ·

nginx的负载均衡和故障转移

#注&#xff1a;proxy_temp_path和proxy_cache_path指定的路径必须在同一分区 proxy_temp_path /data0/proxy_temp_dir; #设置Web缓存区名称为cache_one&#xff0c;内存缓存空间大小为200MB&#xff0c;1天没有被访问的内容自动清除&#xff0c;硬盘缓存空间大小为30GB。 pro…
暂无图片
编程学习 ·

业务逻辑漏洞

身份认证安全 绕过身份认证的几种方法 暴力破解 测试方法∶在没有验证码限制或者一次验证码可以多次使用的地方&#xff0c;可以分为以下几种情况︰ (1)爆破用户名。当输入的用户名不存在时&#xff0c;会显示请输入正确用户名&#xff0c;或者用户名不存在 (2)已知用户名。…