linux驱动程序通常工作在内核空间,但也可以工作在用户空间。下边我们将详尽解析,哪些是内核空间,哪些是用户空间,以及怎样判别她们。
Linux简化了分段机制,致使虚拟地址与线性地址总是一致,因而linux 内核 用户空间,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份。将最高的1G字节(从虚拟地址0xCxC0000000到0xFFFFFFFF),供内核使用,称为“内核空间”。而将较低的3G字节(从虚拟地址0x00000000到0xBFFFFFFF)linux系统镜像下载,供各个进程使用,称为“用户空间)。由于每位进程可以通过系统调用步入内核,为此,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,每位进程可以拥有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。从图中可以看出(这儿未能表示图),每位进程有各自的私有用户空间(0~3G),这个空间对系统中的其他进程是不可见的。最高的1GB字节虚拟内核空间则为所有进程以及内核所共享。
内核空间中储存的是内核代码和数据,而进程的用户空间中储存的是用户程序的代码和数据。不管是内核空间还是用户空间,它们都处于虚拟空间中。
尽管内核空间抢占了每位虚拟空间中的最高1GB字节linux 内核 用户空间,但映射到化学显存却总是从最低地址(0x00000000)开始。对内核空间来说,其地址映射是很简单的线性映射,0xCxC0000000就是数学地址与线性地址之间的位移量,在Linux代码中就称作PAGE_OFFSET。
内核空间和用户空间之间怎样进行通信?
内核空间和用户空间通常通过系统调用进行通讯。
怎样判别一个驱动是用户模式驱动还是内核模式驱动?判定的标准是哪些?
用户空间模式的驱动通常通过系统调用来完成对硬件的访问,如通过系统调用将驱动的io空间映射到用户空间等。因而,主要的判定根据就是系统调用。
内核空间和用户空间上不同太多了linux系统界面,说不完,例如用户态的数组和内核数组不一样;用户态用printf,内核态用printk;用户态每位应用程序空间是虚拟的,相对独立的,内核态中却不是独立的,所以编程要特别当心。等等。
还有用户态和内核态程序通信的方式好多,不单单是系统调用,实际上系统调用是个不好的选择,由于须要系统调用号,这个须要统一分配。
可以通过ioctl、sysfs、proc等来完成。
内核态和用户态
当一个任务(进程)执行系统调用而身陷内核代码中执行时,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。每位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忽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。由于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。
进程上下文和中断上下文
处理器总处于以下状态中的一种:
1、内核态,运行于进程上下文,内核代表进程运行于内核空间;
2、内核态,运行于中断上下文,内核代表硬件运行于内核空间;
3、用户态,运行于用户空间。
用户空间的应用程序,通过系统调用,步入内核空间。这个时侯用户空间的进程要传递好多变量、参数的值给内核,内核态运行的时侯也要保存用户进程的一些寄存器值、变量等。所谓的“进程上下文”,可以看作是用户进程传递给内核的那些参数以及内核要保存的那一整套的变量和寄存器值和当时的环境等。
硬件通过触发讯号,造成内核调用中断处理程序,步入内核空间。这个过程中,硬件的一些变量和参数也要传递给内核,内核通过这种参数进行中断处理。所谓的“中断上下文”,虽然也可以看作就是硬件传递过来的那些参数和内核须要保存的一些其他环境(主要是当前被打断执行的进程环境)。