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linux之用户空间和内核空间

linux驱动程序一般工作在内核空间，但也可以工作在用户空间。下面我们将详细解析，什么是内核空间，什么是用户空间，以及如何判断他们。...Linux简化了分段机制，使得虚拟地址与线性地址总是一致，因此，Linux的虚拟地址空间也为0～4G。Linux内核将这4G字节的空间分为两部分。...而将较低的3G字节（从虚拟地址 0x00000000到0xBFFFFFFF），供各个进程使用，称为“用户空间）。因为每个进程可以通过系统调用进入内核，因此，Linux内核由系统内的所有进程共享。...于是，从具体进程的角度来看，每个进程可以拥有4G字节的虚拟空间。 Linux使用两级保护机制：0级供内核使用，3级供用户程序使用。...对内核空间来说，其地址映射是很简单的线性映射，0xC0000000就是物理地址与线性地址之间的位移量，在Linux代码中就叫做PAGE_OFFSET。 内核空间和用户空间之间如何进行通讯？

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    linux缺页异常处理--内核空间

    尽管每个进程独立拥有3GB的可访问地址空间，但是这些资源都是内核开出的空头支票，也就是说进程手握着和自己相关的一个个虚拟内存区域(vma)，但是这些虚拟内存区域并不会在创建的时候就和物理页框挂钩，由于程序的局部性原理...，程序在一定时间内所访问的内存往往是有限的，因此内核只会在进程确确实实需要访问物理内存时才会将相应的虚拟内存区域与物理内存进行关联(为相应的地址分配页表项，并将页表项映射到物理内存)，也就是说这种缺页异常是正常的...，而第一种缺页异常是不正常的，内核要采取各种可行的手段将这种异常带来的破坏减到最小。...缺页异常的处理函数为do_page_fault()，该函数是和体系结构相关的一个函数，缺页异常的来源可分为两种，一种是内核空间(访问了线性地址空间的第4个GB)，一种是用户空间(访问了线性地址空间的0~...3GB)，以X86架构为例，先来看内核空间异常的处理。

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    Linux为什么区分内核空间和用户空间 ？？？

    操作系统的核心是内核，它是独立于普通的应用程序，负责管理系统的进程、内存、设备驱动程序、文件和网络系统，决定着系统的性能和稳定性，所以一定要保证内核的安全。...为了保护内核的安全，操作系统一般都限制用户进程不能直接操作内核，在32位操作系统总的地址空间4G（2^32 = 4GB），实现这个限制的方式就是操作系统将总的地址空间分为两个部分，对于Linux操作系统...高位的1G空间（0xC000 0000 - 0xFFFF FFFF）分配给内核，称为内核空间，内核程序运行在内核空间，对应的进程就处于内核态（管态）。 2....Linux操作系统通过区分内核空间和用户空间的这种设计，将操作系统代码和用户程序代码分开，这样即使在某一个应用程序出错，也不会影响到操作系统，再说，Linux操作系统是多任务系统，其它应用程序不也还能运行...现代操作系统基本上都是分内核空间和用户空间的做法，来保护操作系统自身的安全性和稳定性，这也是区分内核空间和用户空间的本质。 ---- 分享是一种积极的生活态度

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    操作系统，为什么需要内核空间和用户空间？

    针对 Linux 操作系统而言，最高的 1G 字节(从虚拟地址 0xC0000000 到 0xFFFFFFFF)由内核使用，称为内核空间。...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(Linux 可是个多任务系统啊！)。 「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。」...如何从用户空间进入内核空间 其实所有的系统资源管理都是在内核空间中完成的。比如读写磁盘文件，分配回收内存，从网络接口读写数据等等。 我们的应用程序是无法直接进行这样的操作的。...这三种方式每一种都涉及到大量的操作系统知识，所以这里不做展开。 整体结构 接下来我们从内核空间和用户空间的角度看一看整个 Linux 系统的结构。

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    【Linux内核大揭秘】程序地址空间

    什么是程序地址空间 程序地址空间是一个程序在执行期间可以访问的内存范围。它由操作系统为每个进程分配，以确保进程之间不会相互干扰。...实际上所谓的进程虚拟地址空间本质上是一个内核数据结构（内似于PCB）。...我们画一个简图来理解这个概念： 如何证明确实在task_struct中有这样一个结构体指针呢，我们来看看Linux内核的原码： 可以看见task_struct内部确实有一个这样的指针，我们来看看...页表 什么是页表： 页表是操作系统内核用来管理虚拟地址和物理地址之间映射的一个数据结构。它的核心作用是支持虚拟内存，使得每个进程可以在自己的独立虚拟地址空间中运行，增强了内存隔离和安全性。...在Linux中如何查看各个分段的信息 readelf -S 文件名 总结 通过本篇文章，我们了解了 Linux 程序地址空间的基本结构和分布，包括代码段、数据段、堆、栈以及内核空间的划分。

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    【Linux 内核 内存管理】内存管理架构 ① ( 内存管理架构组成 | 用户空间 | 内核空间 | MMU 硬件 | Linux 内核架构层次 | Linux 系统调用接口 )

    文章目录 一、内存管理架构组成 ( 用户空间 | 内核空间 | MMU 硬件 ) 二、Linux 内核架构层次 三、Linux 系统调用接口 一、内存管理架构组成 ( 用户空间 | 内核空间 | MMU..." ; ② 内核空间 : Linux 内核启动后 , 一直 驻留在内存 中 , 应用程序 不能 读写 内核空间数据 , 不能直接调用 内核源码 中的函数 ; 只能通过 " 系统调用 " 间接调用 内核函数...内核架构层次 ---- 整个操作系统 由 应用层 , Library Routine , 内核 , 硬件 组成 ; 层次架构如下 : Linux 内核 需要 " 管理硬件 " , 如 : CPU 处理器...调用 物理内存 实现 内存管理 ; ③ IPC 跨进程通信 ④ VFS 虚拟文件系统 ⑤ 网络管理 : 内核 调用 网络接口 , 实现 网络管理 ; " 设备管理 " 对用户是透明的 , 用户不直到...Linux 内核是如何管理设备的 , 系统调用接口没有关于 " 设备管理 " 的调用接口 ;

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    Linux内核中文件的数据结构和原子操作

    内核为所有打开文件维持一张文件表。包含了文件状态（读，写等），文件偏移量，指向i节点的指针。 每打开一个文件，都有一个i节点，它包含了文件类型和对该文件进行各种操作函数的指针。 ?...同一进程打开不同文件的内核数据结构 这个图本来描述的是UNIX操作系统的，在Linux中没有这个V节点，而是采用了一个与文件系统相关的i节点和一个与文件系统无关的i节点。...操作系统中负责管理和存储文件信息的软件机构称为文件管理系统，简称文件系统。常见的文件系统有FAT，NTFS，ext2，ext3，ext4等。Linux的VFS处理了不同文件系统之间的统一管理。 ?...这时候，内核切换进程到B，B执行写入操作，写入了200字节的内容。这个时候，A进程写入的内容就被B进程写入的内容给覆盖掉了。并且文件长度变为200。...Unix操作系统提供了一个原子操作的方法，那就是打开文件的时候设置O_APPEND标志。这样做可以使得内核在每次写操作之前将进程的当前偏移量设置到该文件的末尾。

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    Linux用户空间与内核空间通信(Netlink通信机制)

    一，什么是Netlink通信机制 Netlink是linux提供的用于内核和用户态进程之间的通信方式。但是注意虽然Netlink主要用于用户空间和内核空间的通信，但是也能用于用户空间的两个进程通信。...一般来说用户空间和内核空间的通信方式有三种：/proc、ioctl、Netlink。而前两种都是单向的，但是Netlink可以实现双工通信。...) ② 用户空间可使用标准的BSD socket接口(但netlink并没有屏蔽掉协议包的构造与解析过程，推荐使用libnl等第三方库) ③ 在内核空间使用专用的内核API接口 ④ 支持多播(因此支持“...前面我们也说过，Netlink不仅可以实现用户-内核空间的通信还可使现实用户空间两个进程之间，或内核空间两个进程之间的通信。该属性为0时一般指内核。...六：内核态程序 范例一 #include linux/init.h> #include linux/module.h> #include linux/timer.h> #include linux

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    【Linux 内核】Linux 内核体系架构 ( 硬件层面 | 内核空间 | 用户空间 | 内核态与用户态切换 | 系统调用 | 体系结构抽象层 )

    文章目录 一、Linux 内核体系架构 二、内核态与用户态切换 ( 系统调用层 ) 三、体系结构抽象层 一、Linux 内核体系架构 ---- Linux 内核最初的源码不足一万行 , 当前的 Linux...分为三个层次 : 硬件层面 : 包括 CPU , 物理内存 , 磁盘 , 外部设备 等硬件 ; 内核空间 : 这就是 Linux 内核的核心 , 如 : Arch 抽象层 , 设备管理抽象层 , 内存管理..., 中断管理 , 进程调度 , 文件系统管理 , USB / PCI 总线设备 , 设备驱动 ( 字符设备 / 网络设备 / 块设备 / KVM ) , 系统调用层 ; 用户空间 : C 语言库 ,..., 该指令在 系统调用层 调用 , 系统调用层 可以 使 真实硬件信息 对 用户进程透明 , 用户进程读取文件内容时 , 只需要使用 open / read / mmap 函数 , 打开一个路径上的文件即可..., 具体该文件在磁盘上的哪个扇区 , 具体的物理地址是多少 , 用户进程并不关心 , 用户进程 , 大多数时间在 用户态 运行 , 当需要向内核请求相关设备时 , 只需要 调用系统提供的 系统调用 接口

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    【Linux 内核】编译 Linux 内核 ⑤ ( 查看 .config 编译配置文件 | 正式编译内核 )

    文章目录 一、查看 .config 编译配置文件 二、正式编译内核 一、查看 .config 编译配置文件 ---- 在上一篇博客 【Linux 内核】编译 Linux 内核 ④ ( 打开 Linux...内核编译 菜单配置 |菜单配置中的光标移动与选中状态 | 保存配置 | 配置项帮助文档 ) 中 , 已经将编译配置保存到了 .config 文件中 ; 查看 .config 编译配置文件 , 在 linux...内核源码根目录中 , 执行 gedit .config 命令 , 查看 .config 编译配置文件 : ( 也可以使用 vi , vim 等文本编辑器查看 ) 在 .config 配置中 , #...代表注释 , CONFIG_IRQ_WORK=y 等号右侧的 y 表示同意该操作 ; .config 文件内容示例 : 配置文件很多 , 这里只贴出一部分 ; # # Automatically generated...---- 在 Linux 内核源码根目录 , 执行 sudo make j4 开始编译 Linux 内核 ;

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    Linux内核29-原子操作

    假设有两个不同的内核控制路径运行在两个CPU上，同时尝试RMW操作相同的内存区域且执行的是非原子操作。...防止RMW操作造成的竞态条件最简单的方式就是保证这样的指令操作是原子的，也就是这个指令的执行过程不能被打断。这就是原子操作的由来。...所以，基于上一点，RMW操作汇编指令前缀lock（0xf0）就称为原子操作指令。当控制单元检测到这个前缀，它会锁住内存总线，直到指令完成。...3 Linux原子操作 但是，我们在编写完C代码后，编译器不能保证给你使用原子指令进行替代。因此，Linux内核提供了atomic_t类型变量并提供了相关的操作函数和宏（如表5-4所示）。...表5-4 Linux中的原子操作 返回 *v

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    用户空间和内核空间

    学习 Linux 时，经常可以看到两个词：User space（用户空间）和Kernel space（内核空间）。...简单说，Kernel space 是 Linux 内核的运行空间，User space 是用户程序的运行空间。为了安全，它们是隔离的，即使用户的程序崩溃了，内核也不受影响。...str="my string"// 用户空间 x=x+2 file.write(str)// 切换到内核空间 y=x+4// 切换回用户空间 上面代码中，第一行和第二行都是简单的赋值运算，在User space...第三行需要写入文件，就要切换到Kernel space，因为用户不能直接写文件，必须通过内核安排。第四行又是赋值运算，就切换回User space。...参考链接：https://drawings.jvns.ca/userspace/ https://www.lifewire.com/linux-top-command-2201163

    3.2K80

    Linux文件操作

    存放内核和系统启动时所需的文件/dev ~ 存放这台计算机中所有的设备/usr ~ 存放应用程序和与命令相关的系统数据/var ~ 存放系统运行过程中经常变化的文件/srv ~ 存放所有与服务器相关的程序...确定文件类型的命令file，与微软系统不同的是，在Linux或UNIX系统中文件的扩展名(即后缀)并不代表文件的类型，扩展名与文件的类型没有关系。在操作一个文件之前必须先确定其文件类型。...其中，n%是已经显示文件内容的百分比，此时可以使用键盘上的键进行操作。在Linux上有一个与more类似的命令less，less更方便、灵活，但不少Linux上没有。   ...在多数类型的文件系统中，i节点的数目是固定的，并且在创建文件系统时生成。在一个典型的UNIX或LInux文件系统中，i节点所占用的空间大约是整个文件系统大小的1%。...对i节点的操作：cp命令如何操作inodes：复制文件命令发出时系统要进行如下操作：1.找到一个空闲i节点记录、把新增文件元数据写入该空闲i节点并将这个新记录放入inode表中  2.还要产生一个目录记录

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    Linux内核-tmpfs文件系统

    让我们了解和熟悉基本的Linux内核相关的信息，Linux内核我们主要从以下几个方面来讲解： Linux内核-什么是内核 Linux内核-内核模块&参数 Linux内核-proc文件系统 Linux内核...devtmpfs devtmpfs是一种在 Linux 内核中用于管理设备文件的临时文件系统。...它在内核启动过程中自动创建，并随着系统运行持续存在，为用户空间提供了一种统一的方式来访问设备文件。...例如，当你插入一个 USB 存储设备时，内核会自动在devtmpfs中创建对应的设备文件，如/dev/sdX，这样用户空间的文件管理器或其他应用程序就可以通过这个设备文件来访问和操作该存储设备。...tmpfs tmpfs是一种基于内存和交换空间的临时文件系统，在 Linux 系统中被广泛应用。

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    linux文件操作

    a等 2.多个短选项-->复合选项：-lh,-lA等 3.长选项：--help 参数：命令的操作对象...，如目录或文件 处理目录的常用的命令 ls:列出目录及文件名 cd：切换目录 pwd：显示目前的目录 mkdir：创建一个新的目录 cp：复制文件或目录 rm：删除文件或目录 mv：移动文件与目录或修改文件与目录的名称.../2.txt linux文件内容查看 cat ：显示文件的所有内容(从第一行开始显示) cat 文件名 tac：从最后一行开始显示，可以看成tac是cat的倒着写 tac 文件名 nl ：...显示的时候，输出行号 nt 文件名 more : 一页一页的显示文件内容 more 文件名 less：与more类似，但他可以翻页 less文件名 head只看头几行 head...-n 文件 -n表示显示几行 tail只看后面几行 tail -n 文件 -n表示显示几行 新建文件 格式 ： touch [选项] 文件 也可以修改文件的时间属性 touch

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