【面試題總結】內核態(Kernel Mode)與用戶態(User Mode)

前言

這是2018年面試一家外企的時候的面試題

重點是想考察對Linux方面的基礎掌握程度

我在我的問答之上又搜集了一些資料做了總結

正文

內核態: CPU可以訪問內存所有數據, 包括外圍設備, 例如硬盤, 網卡. CPU也可以將自己從一個程序切換到另一個程序

用戶態: 只能受限的訪問內存, 且不允許訪問外圍設備. 占用CPU的能力被剝奪, CPU資源可以被其他程序獲取

為什么要有用戶態和內核態

由于需要限制不同的程序之間的訪問能力, 防止他們獲取別的程序的內存數據, 或者獲取外圍設備的數據, 并發送到網絡, CPU劃分出兩個權限等級 – 用戶態 和 內核態

用戶態與內核態的切換

所有用戶程序都是運行在用戶態的, 但是有時候程序確實需要做一些內核態的事情, 例如從硬盤讀取數據, 或者從鍵盤獲取輸入等. 而唯一可以做這些事情的就是操作系統, 所以此時程序就需要先操作系統請求以程序的名義來執行這些操作.

這時需要一個這樣的機制: 用戶態程序切換到內核態, 但是不能控制在內核態中執行的指令

這種機制叫系統調用, 在CPU中的實現稱之為陷阱指令(Trap Instruction)

他們的工作流程如下:

用戶態程序將一些數據值放在寄存器中, 或者使用參數創建一個堆棧(stack frame), 以此表明需要操作系統提供的服務.

用戶態程序執行陷阱指令

CPU切換到內核態, 并跳到位于內存指定位置的指令, 這些指令是操作系統的一部分, 他們具有內存保護, 不可被用戶態程序訪問

這些指令稱之為陷阱(trap)或者系統調用處理器(system call handler). 他們會讀取程序放入內存的數據參數, 并執行程序請求的服務

系統調用完成后, 操作系統會重置CPU為用戶態

kernel

版權聲明：本文內容由網絡用戶投稿，版權歸原作者所有，本站不擁有其著作權，亦不承擔相應法律責任。如果您發現本站中有涉嫌抄襲或描述失實的內容，請聯系我們jiasou666@gmail.com 處理，核實后本網站將在24小時內刪除侵權內容。