用户态与内核态

为什么区分内核态和用户态

• 用户会进行不安全的访问和修改。
• 操作系统没法进程调度，因为拿不到cpu的执行权。

所以要区分权限，普通进程需要执行特殊操作的时候，需要让内核代为操作（陷入内核）。

什么时候陷入内核

系统调用（trap）、中断（interrupt）和异常（exception）。

系统调用是用户进程主动发起的操作。发起系统调用，陷入内核，由操作系统执行系统调用，然后再返回到进程。

中断和异常是被动的，无法预测发生时机。

系统调用（trap）

也叫软中断，同步事件，主动发起。

每个系统调用有一个唯一的整数号，对应于内核中一个系统调用表（sys_call_table）的偏移量。这个系统调用表中的每个条目表示一个系统调用的代码位置。

中断（interrupt）

中断由处理器外部的硬件产生，异步事件，无法预测。

包括：I/O中断、时钟中断、调试中断等。

每个中断都有一个中断号。操作系统使用中断描述符表（Interrupt Descriptor Table，IDT）来保存每个中断的中断处理程序的地址。操作系统会根据中断号，在中断描述表中查找并执行相应的中断处理程序。

异常（exception）

异常是一种错误情况，是执行当前指令的结果，可能被错误处理程序修正，也可能直接终止应用程序。异常是同步的。

包括：除法异常、缺页异常等。

异常处理程序的地址也保存在中断描述符表（IDT）中。