内核空间与用户空间

Posted 2020-06-17

　　首先，这个概念的由来，我认为跟CPU的发展有很大关系，在目前CPU的保护模式下，系统需要对其赖以运行的资料进行保护，为了保证操作系统内核资料，我们把内存空间进行划分，一部分为操作系统内核运行的空间，另一部分是应用程序运行的空间，所谓空间就是内存的地址。因此内核空间和用户空间的概念就出现了。在386以前的CPU实模式下，操作系统内核与用户程序的内存空间是不做区分的，也就不存在内核空间和用户空间的说法了。
其次，CPU的保护模式的一个重大特点，也就是硬件直接支持的内存访问模式，虚拟地址空间到物理地址空间的映射。这种工作模式与内核空间用户空间在技术上的相辅相成，也是促成内存空间划分的原因。内核空间，顾名思义就是内核的运行空间，用户空间也就是用户程序的运行空间，操作系统为了保护自己不被普通程序的破坏，对内核空间进行了一些定义，比如访问权限，换入换出，优先级等等。也就是说内核空间只允许内核访问，用户程序如果要访问内核空间就需要经过内核的审核。内核空间的页表是常驻内存的，不会虚拟内存管理模块换出到磁盘上。内核空间的程序一旦出错，系统会立即死机——系统拒绝继续运行。而用户程序则没有这么多些特权。
再次，内核空间和用户空间都是指虚拟空间，也就是虚拟地址。目前32位系统总共有4G的虚拟地址空间，在Linux系统中，4G虚拟地址空间的最高1G地址被分配给内核使用，是为内核空间，且为内核独享，而低地址的3G空间为用户程序所共享，也就是每个用户程序都有3G的虚拟地址空间。