通俗講解linux內核空間和用戶空間
時間：2023-10-26 來源：華清遠見
在學習 Linux 時，經常可以看到兩個詞：User space（用戶空間）和 Kernel space（內核空間）。那么什么時Linux的內核空間和用戶空間？
簡單來說，Linux的內核空間和用戶空間是指操作系統的兩個不同的虛擬地址空間。內核空間是操作系統內核執行時所使用的地址空間，它包含了操作系統內核以及內核驅動程序運行時所需要的內存空間；而用戶空間則是用戶程序和應用程序執行時所使用的地址空間，它包含了應用程序需要的內存空間。內核空間和用戶空間是隔離的，這是為了保證操作系統的穩定性和安全性。用戶空間只能訪問特定的內存區域，而不能訪問操作系統內核的內存。如果用戶程序需要執行一些操作系統內核的功能，那么需要通過系統調用將控制權轉移到內核空間，由內核來執行相應的操作。總之，Linux的內核空間和用戶空間的劃分對于操作系統的可靠性和安全性至關重要。
為什么要學習內核空間和用戶空間？學習內核空間和用戶空間可以幫助理解操作系統的工作原理和運行機制。內核空間是操作系統運行的核心部分，控制計算機的硬件資源和提供服務；用戶空間則是指給應用程序運行的一塊獨立空間，可以在這里運行各種應用程序。學習內核空間和用戶空間的原理、通信方式和交互方式可以幫助程序員優化代碼和提高應用程序的響應速度和穩定性。
Linux內核空間和用戶空間的使用方法：內核空間是操作系統核心的一部分，這部分代碼運行在受保護的特權模式下，在此模式下，代碼可以執行底層操作并訪問系統資源，如硬件和內存。用戶空間則是進程運行的區域，其中包括應用程序的代碼和數據。在用戶空間下運行的進程只能訪問受限的系統資源，比如文件。
在Linux中，內核空間和用戶空間的劃分是由CPU硬件級別決定的。進程可以通過系統調用進入內核空間來訪問受保護的系統資源。系統調用是從用戶空間進程發起的一種請求，它會觸發CPU進入到灰模式下運行內核代碼。內核代碼運行完畢后，系統調用返回到用戶空間，并將結果返回給應用程序。
總體來說，內核空間和用戶空間的使用方法是通過系統調用來訪問和操作受保護的系統資源。應用程序通常運行在用戶空間中，而內核代碼則運行在內核空間中，它們通過系統調用進行通信和交互。
對于我們要學習linux內核，linux設備驅動程序呢，筆者推薦了一下幾本書，這些都是比較經典的書。
1、《UNIX環境高級編程》（第2版），史蒂文斯著
《UNIX環境高級編程》是 Unix/ Linux 程序員案頭必備的一本書籍。可以說，Linux 程序員如果沒有讀過這本書，就好像基督教徒沒有讀過圣經一樣，是很難讓人理解的。這本書概括了 Linux 編程所需的一切理論框架、主要系統函數、多進程編程、乃至 Linux 網絡通信。對于初學者，如果你能將《操作系統》這門課程結合著這本書來學習，試著用 Linux 程序實踐《操作系統》這門書中講的進程間通信、進程調度、進程同步等內容，相信這將是一個一舉兩得的事情。
2、《深入理解 Linux 內核》（第三版） ，博韋等著
學習 Linux ，就要學習 Linux 的精華。而 Linux 的精華，則在于 Linux 的內核。《深入理解 Linux 內核》就是一本輔助學習 Linux 內核的經典書籍。有的初學者，在沒有人指導的情況下，就鉆入 Linux Kernel代碼的海洋中埋頭苦學，結果學了半天仍然是一頭霧水。當然了，在大師指導下學習就不一樣了。本書以最新的 Linux 2.6 版架構為基礎，分門別類地向初學者介紹了 Linux 內核的架構、編程思想、以及功能模塊。相信你在本書的指導下學習，對于你讀懂 Linux 操作系統的精華部分，會取得事半功倍的效果。事實上，不少知名公司招聘的題目里面，很多就出自這本書，可見它真的是論述 Linux 內核的經典書籍。
