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用户空间与内核空间

现代操作系统上,物理内存不再对程序可见,也就是说,程序指令以及其访问数据都处在虚拟地址空间,机器通过一个叫做 MMU 的机构将其映射为真实的物理内存页面。

而进程的空间实际上被分为了两个部分,一部分供进程使用,称为用户空间,一部分供内核使用,称为内核空间。用户空间是进程间隔离的,内核空间是共享的。

具体到 4GB 内存的 32 位 Windows 系统上,低 2GB 是用户空间,高 2GB 是内核空间,也就是说每个进程看到的高 2GB 空间的内容是一样的。而 Linux 系统将高 1GB 空间映射为内核空间,对应低 1GB 的物理内存。(有 3GB/1GB,2GB/2GB,4GB/4GB 等模式,以上参数实际上可调。)

程序运行在用户态时为了要访问内核的资源,必须经过内核提供的接口,通过系统调用(Linux 下就是 int 0x80)中断,中断号由 eax 传入,参数由 ebx ecx edx 压栈等方式传入,发生了中断则现场保护,控制权交给内核,由内核根据中断号调用相应函数,结束后清栈,pc 指向原保存的返回地址,回到用户态。

参考

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