内核态和用户态的区别以及内核栈

来源:互联网 发布:网络电影脱轨下载 编辑:程序博客网 时间:2024/03/29 18:44

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。 内核态与用户态是操作系统的两种运行级别,跟intel cpu没有必然的联系,intel cpu提供Ring0-Ring3三种级别的运行模式,Ring0级别最高,Ring3最低。Linux使用了Ring3级别运行用户态,Ring0作为内核态,没有使用Ring1和Ring2。Ring3状态不能访问Ring0的地址空间,包括代码和数据。Linux进程的4GB地址空间,3G-4G部分大家是共享的,是内核态的地址空间,这里存放在整个内核的代码和所有的内核模块,以及内核所维护的数据。用户运行一个程序,该程序所创建的进程开始是运行在用户态的,如果要执行文件操作,网络数据发送等操作,必须通过write,send等系统调用,这些系统调用会调用内核中的代码来完成操作,这时,必须切换到Ring0,然后进入3GB-4GB中的内核地址空间去执行这些代码完成操作,完成后,切换回Ring3,回到用户态。这样,用户态的程序就不能随意操作内核地址空间,具有一定的安全保护作用。 至于说保护模式,是说通过内存页表操作等机制,保证进程间的地址空间不会互相冲突,一个进程的操作不会修改另一个进程的地址空间中的数据。在内核态下,CPU可执行任何指令,在用户态下CPU只能执行非特权指令。当CPU处于内核态,可以随意进入用户态;而当CPU处于用户态,只能通过中断的方式进入内核态。一般程序一开始都是运行于用户态,当程序需要使用系统资源时,就必须通过调用软中断进入内核态.

每个进程都有自己的内核栈。 
这个栈是由两个连续的物理页组成的。这两个页是fork一个新进程时通过get_free_pages得到的。 
这个栈有两个作用,第一用做进程在内核态下运行的堆栈,另外还要存放进程的描述符,也就是task_struct结构。 
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内核堆栈 
|7k左右大小 
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|task_struct, 1k
左右大小 
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所以说真正可用的内核堆栈实际上是7k左右大小.

2.4放的是task_struct,2.6里面task_struct走slab了,所以里面就放的thread_info ux

UP(单cpu)情况下,阻塞在内核,那么就什么事情不用做了,只有等。SMP(多cpu情况)被其它进程调度执行,也不会用到被阻塞进程的栈,需要记住什么位置呢?
另外所谓8k栈是2.4内核且页大小为4k的情况下(例如x86),2.6内核已经把内核栈和中断栈分开,所以现在内核栈只有一个页大小