当代码在[内核|用户]模式下执行时意味着什么？

Question

当代码在内核或用户模式下执行时意味着什么？

Answer 1

内核模式

在此模式下运行的程序可以完全访问底层硬件。它可以执行任何 CPU 指令，访问任何内存地址，基本上可以做任何它想做的事情。

用户模式 在此模式下执行的代码仅限于通过操作系统的 API 进行硬件修改。它不能直接访问硬件根本不。

有趣的是，在常见架构上，这是通过硬件强制执行的，而不仅仅是操作系统。特别是，x86架构有保护环。

这种分离的一大优点是，当程序在用户模式下运行崩溃时，并不总是致命的。事实上，在现代系统上，它通常不是。

查看杰夫的写上去。这是他一贯的好东西。

Answer 2

简短的回答是：它只是告诉您程序将时间花在哪里。

对于更长的答案，我将分两步进行解释。第一的：

1.进入内核态

您编写的每个常规代码都在“用户模式”下运行。

程序可以使用库来完成常见任务。这也是用户模式代码。

在某些时候，程序可能需要系统的核心功能。例如：

• 从磁盘访问文件内容
• 保留一部分空闲内存
• 从网络摄像头驱动程序获取视频帧
• 将图像数据发送到显卡。
• 发送网络数据包。

这种基本的（接近硬件）功能是内核的一部分。这是计算机上所有内容背后的中央程序。它管理程序运行所需的一切。

为了使用内核中的函数，程序执行路径实际上是从用户模式跳转到内核代码。内核完成它的工作，并将执行路径折叠回用户模式。

当程序在内核模式下花费大量时间时，通常意味着它正在执行大量与硬件相关的活动。例如，磁盘查找或视频流。硬件也可能出现故障；使处理速度变慢并导致程序在内核空间中花费异常多的时间。

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2 区别

内核空间中的代码具有高性能。内核的其他部分可以直接调用它，并且代码可以直接访问系统的每个资源，无需任何边界检查。内核/用户模式之间的切换也是一项昂贵的操作，通过在内核代码中运行所有内容可以完全避免这种情况。

然而，在内核内部，没有太多空间进行安全检查、防止崩溃或写入错误的内存部分。这些是内核可以向其他程序提供的服务。它欺骗程序相信世界看起来不同（程序生活在虚拟的、沙盒/受限的环境中），因此进出程序的所有内容都可以被翻译和保护。

内核本身无法提供太多保护，因为它背后没有任何东西可以保护它。它是系统的核心，当它停止时，一切都结束了。您会遇到内核恐慌，或者在 Windows 上，出现著名的 BSOD。

这也是基于内核的代码的风险，也是更多性能要求较低的子系统被转移到用户空间的原因。然而，与硬件相关的基本部分通常是内核代码，不会很快改变。

Answer 3

区别在于当前正在执行的代码是否允许直接与各种硬件进行交互。内核模式代码可以写入设备总线、更改内存映射、切换正在运行的进程等等。用户模式可以进行计算，并且可以对内核进行系统调用以与世界其他部分进行交互。