Linux探秘之用户态与内核态(2)

2)异常事件: 当CPU正在执行运行在用户态的程序时,突然发生某些预先不可知的异常事件,这个时候就会触发从当前用户态执行的进程转向内核态执行相关的异常事件,典型的如缺页异常。

3)外围设备的中断:当外围设备完成用户的请求操作后,会像CPU发出中断信号,此时,CPU就会暂停执行下一条即将要执行的指令,转而去执行中断信号对应的处理程序,如果先前执行的指令是在用户态下,则自然就发生从用户态到内核态的转换。

  注意:系统调用的本质其实也是中断,相对于外围设备的硬中断,这种中断称为软中断,这是操作系统为用户特别开放的一种中断,如Linux int 80h中断。所以,从触发方式和效果上来看,这三种切换方式是完全一样的,都相当于是执行了一个中断响应的过程。但是从触发的对象来看,系统调用是进程主动请求切换的,而异常和硬中断则是被动的。

三、总结

  本文仅是从宏观的角度去理解Linux用户态和内核态的设计,并没有去深究它们的具体实现方式。从实现上来看,必须要考虑到的一点我想就是性能问题,因为用户态和内核态之间的切换也会消耗大量资源。关于实现的细节,目前学艺不精不敢乱说,等日后补上。但知道了这一点,我相信对很多问题也就很容易理解了,比如说基于缓冲区的IO和无缓冲的IO,用户进程和内核进程之间的切换,IO复用中的读写内核事件表,等等,这些知识之后会一一补上。

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