Linux的用户空间和内核空间的一些了解 （user space与kernel space）

本文是针对阮一峰大佬的一篇文章的阅读学习笔记，原文链接: http://www.ruanyifeng.com/blog/2016/12/user_space_vs_kernel_space.html，侵权即删。

 

 

user space 和kernel space .

简单说，Kernel space 是 Linux 内核的运行空间，User space 是用户程序的运行空间。为了安全，它们是隔离的，即使用户的程序崩溃了，内核也不受影响。

 

 

 

 

Kernel space 可以执行任意命令，调用系统的一切资源；User space 只能执行简单的运算，不能直接调用系统资源，必须通过系统接口（又称 system call），才能向内核发出指令。

 

str = "my string" // 用户空间
x = x + 2
file.write(str) // 切换到内核空间
y = x + 4 // 切换回用户空间

上面代码中，第一行和第二行都是简单的赋值运算，在 User space 执行。第三行需要写入文件，就要切换到 Kernel space，因为用户不能直接写文件，必须通过内核安排。第四行又是赋值运算，就切换回 User space。

 

查看 CPU 时间在 User space 与 Kernel Space 之间的分配情况，可以使用top命令。它的第三行输出就是 CPU 时间分配统计。

 

这一行有8项统计指标：

 

其中第一项 0.6%us user的缩写，就是CPU消耗在user space的时间百分比，第二项0.7%sy（system的缩写）是消耗在kernel space的时间百分比。

其他6个指标的含义：

- ni：niceness 的缩写，CPU 消耗在 nice 进程（低优先级）的时间百分比
- id：idle 的缩写，CPU 消耗在闲置进程的时间百分比，这个值越低，表示 CPU 越忙
- wa：wait 的缩写，CPU 等待外部 I/O 的时间百分比，这段时间 CPU 不能干其他事，但是也没有执行运算，这个值太高就说明外部设备有问题
- hi：hardware interrupt 的缩写，CPU 响应硬件中断请求的时间百分比
- si：software interrupt 的缩写，CPU 响应软件中断请求的时间百分比
- st：stole time 的缩写，该项指标只对虚拟机有效，表示分配给当前虚拟机的 CPU 时间之中，被同一台物理机上的其他虚拟机偷走的时间百分比

如果想查看某个单个进程的耗时，一般用time命令。

client-2: #time ping 8.8.8.8
PING 8.8.8.8 (8.8.8.8) 56(84) bytes of data.
64 bytes from 8.8.8.8: icmp_seq=1 ttl=51 time=169 ms
64 bytes from 8.8.8.8: icmp_seq=2 ttl=51 time=170 ms
^C
--- 8.8.8.8 ping statistics ---
2 packets transmitted, 2 received, 0% packet loss, time 1616ms
rtt min/avg/max/mdev = 169.827/170.278/170.729/0.451 ms
real    0m1.622s
user    0m0.000s
sys    0m0.007s

进程名前加 time命令，会在程序执行完毕后，默认显示三行统计。

 

- real：程序从开始运行到结束的全部时间，这是用户能感知到的时间，包括 CPU 切换去执行其他任务的时间。

 

- user：程序在 User space 执行的时间

 

- sys：程序在 Kernel space 执行的时间

 

user和sys之和，一般情况下，应该小于real。但如果是多核 CPU，这两个指标反映的是所有 CPU 的总耗时，所以它们之和可能大于real