为什么在 linux 中程序运行要分为用户态和内核态?


除了一些内核函数调用安全的原因,直接在内核栈上运行用户空间程序有什么问题?
如果假设用户的程序是可信的,那么可以直接在内核栈运行还会有什么别的问题么,我主要在考虑在像docker 这样利用容器运行服务的环境下消除系统调用开销。

Linux linux-kernel

魑魅卐魍魉 9 years, 8 months ago

在8086的16位cpu时代, 操作系统还是DOS的时候, 没有区分内核态跟用户态, 那时候可以随意读写这16bit的address space, 即完全控制计算机的内存, 所以对程序的要求特别高, 一不小心写到不该写的地方, 就会导致系统挂掉.

后来intel就发明了拥有ring0-ring3这些访问控制级别的cpu来保护系统内存(实际上也就是给内存划分区域). ring0的就是我们所说的内核级别, 给他划分的区域通常是整个内存空间(这里不考虑部分x86平台初始化时占用的内存), 他想写哪里就写哪里. 而用户态, 是运行在内核给它分配的空间内, 这样就能很好的保护内存了.

而linux就是使用这一CPU特性的系统.

update: 抱歉跑题了...

hxktc answered 9 years, 8 months ago

Linux中每个进程有两个栈,分别用于用户态和内核态的进程执行,内核栈就是用于内核态的堆栈。

运行在用户态的程序不能 访问操作系统内核数据结构合程序

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.

安全性是很重要的一点吧,如果错用一些危险的指令,如清内存、设置时钟等,以前刚用Linux很多不懂, sudo 用得很爽,输错命令把 dbus 删除了,结果惨烈地重装系统了。

某不是鬼畜 answered 9 years, 8 months ago

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