用户态和内核态

内核态和用户态

我们开发的服务代码，都是基于操作系统抽象提供的功能接口，进而操作相应的硬件资源。而硬件资源对于安全性要求非常高，所以对于安全性和系统稳定性而言，需要划定不同的应用程序运行级别。

Intel对于CPU的权限划分了四个等级0 ~ 3，linux采用了其中的0和2这两个等级。运行在0级别的程序时操作系统的内核程序，运行在2级别的程序是用户程序。我们平时写的程序都是用户程序。

以32位操作系统而言，他可以映射的内存大小为4G，操作系统启动时，会占用前1G的内存作为内核态的内存，在做CPU、硬盘的读写时，不能给用户态的应用程序直接操作的权限，在正常的用户态操作时，不需要切换。

我们实际运行的代码（java、go写成的web服务、纯后端服务），依托于jvm，实际都运行在操作系统之上，整个调用链为：java服务（编译后是二进制文件） -> （jvm）-> （linux操作系统）-> （硬件接口）。

面试题：讲解一下内核态和用户态

总体概述：

操作系统为了保护安全硬件资源而定义的两种运行级别，两种级别拥有的权限不同。
不同程序需要有划分行的访问能力，防止他们可以获取别的程序的内存数据，调用网络接口，执行CPU指令导致系统崩溃。
我们的运行一个程序时，大部门时间都是运行在用户态下的，在需要操作系统帮忙某些没有权利完成的工作（c语言的malloc()、net.read()）时就需要切换到内核态。

两种状态的转换

• 系统调用：用户进程主动要求切换到内核态的一种方式，用户进程通过systmem call申请操作系统提供的服务程序完成工作
• 异常：当CPU仔执行运行的用户态的程序时，发生了一些不可知的异常，切换到对应处理异常的内核程序
• 外围设备中断：
  • 硬盘读写操作完成，系统会切换到硬盘读写的中断处理陈谷种执行后续操作。

总结

链接

• https://www.bilibili.com/read/cv14492908
• https://strikefreedom.top/archives/linux-io-and-zero-copy