用户模式和内核模式

什么是用户模式？

当执行应用程序代码的时候是用户模式，且每个程序有自己的独立空间，其他程序一般无法访问。

 

什么是内核模式？

当调用系统api函数时（系统调用），会暂停执行应用程序代码，转而执行内核代码（内核也是程序），进行内核空间的访问，这就是内核模式。

 

内核模式与用户模式之间的访问

内核有权限访问用户空间，用户空间被禁止直接访问内核空间，因为内核空间的数据和代码是所有程序共享的，如果一个程序修改了内核空间中的数据，不仅会影响操作系统内核的稳定性，还会影响到其他程序，这是很具破坏性的。

 

为什么要区分两种模式？

因为用户程序不安全，所以在用户程序调用内核接口时（调用相关函数，即进行输出输入，分配内存，响应鼠标等等关于硬件的操作），需要内核模式来进行各种校验，防止出错。

 

为什么内核和用户程序要共用地址空间

因为如果内核和用户程序是分别的独立地址空间，那么在用户程序进行系统调用时，要切换到另一个地址空间，这相当于切换了一个进程，寄存器需要进栈出栈，而cpu的缓存以及mmu页表缓存也会失效，这会使得内存的访问相当低效（因为缓存本来就是为了提升效率而出现的），而采用共享地址空间的方案时，用户模式和内核模式之间的切换仅仅是模式切换，只需要寄存器进栈出栈，cpu的缓存不会消失，大大提升了效率。