在linux技術討論中經常會使用者態和核心態術語脫口而出，可你們想過嗎？使用者態和核心態代表是什麼？本片文章，就來談一談這個話題。
我們先來看一張linux整體架構圖。
從圖上我們可以看出來通過系統呼叫將linux整個體系分為使用者態和核心態（或者說核心空間和使用者空間）。那核心態到底是什麼呢？其實從本質上說就是我們所說的核心，它是一種特殊的軟體程式，特殊在哪兒呢？控制計算機的硬體資源，例如協調cpu資源，分配記憶體資源，並且提供穩定的環境**用程式執行。
使用者態就是提**用程式執行的空間，為了使應用程式訪問到核心管理的資源例如cpu，記憶體，i/o。核心必須提供一組通用的訪問介面，這些介面就叫系統呼叫。
系統呼叫時作業系統的最小功能單位。根據不同的應用場景，不同的linux發行版本提供的系統呼叫數量也不盡相同，大致在240-350之間。這些系統呼叫組成了使用者態跟核心態互動的基本介面，例如：使用者態想要申請一塊20k大小的動態記憶體，就需要brk系統呼叫，將資料段指標向下偏移，如果使用者態多處申請20k動態記憶體，同時又釋放呢？這個記憶體的管理就變得非常的複雜。
庫函式就是遮蔽這些複雜的底層實現細節，減輕程式設計師的負擔，從而更加關注上層的邏輯實現。它對系統呼叫進行封裝，提供簡單的基本介面給使用者，這樣增強了程式的靈活性，當然對於簡單的介面，也可以直接使用系統呼叫訪問資源，例如：open（），write（），read（）等等。庫函式根據不同的標準也有不同的版本，例如：glibc庫，posix庫等。
shell顧名思義，就是外殼的意思。就好像把核心包裹起來的外殼。它是一種特殊的應用程式，俗稱命令列。為了方便使用者和系統互動，一般乙個shell對應乙個終端，呈現給使用者互動視窗。當然shell也是程式設計的，它有標準的shell語法，符合其語法的文字叫shell指令碼。很多人都會用shell指令碼實現一些常用的功能，可以提高工作效率。
我們再來看乙個更加細化的linux體系架構圖。我們可以總結下：核心控制並且管理硬體資源，包括程序的排程和管理、記憶體管理、檔案系統管理、裝置驅動管理、網路管理等等。並且提**用程式統一的系統呼叫介面。這種分層的架構，極大的提公升了系統的穩定性和擴充套件性，相容性。
往往我們的系統的資源是固定的，例如記憶體2g，cpu固定，磁碟2tb，網路介面固定。所以就需要作業系統對資源進行有效的利用。假設某個應用程式過分的訪問這些資源，就會導致整個系統的資源被占用，如果不對這種行為進行限制和區分，就會導致資源訪問的衝突。所以，linux的設計的初衷：給不同的操作給與不同的「許可權」。linux作業系統就將許可權等級分為了2個等級，分別就是核心態和使用者態。
各位有沒有發現，前面講了這麼多核心態和使用者態什麼不同，其實用一句話就能概括：它們許可權不同。使用者態的程序能夠訪問的資源受到了極大的控制，而執行在核心態的程序可以「為所欲為」。乙個程序可以執行在使用者態也可以執行在核心態，那它們之間肯定存在使用者態和核心態切換的過程。打乙個比方：c庫介面malloc申請動態記憶體，malloc的實現內部最終還是會呼叫brk（）或者mmap（）系統呼叫來分配記憶體。
那為問題又來了，從使用者態到核心態到底怎麼進入？只能通過系統呼叫嗎？還有其他方式嗎？
從使用者態到核心態切換可以通過三種方式：
異常：如果當前程序執行在使用者態，如果這個時候發生了異常事件，就會觸發切換。例如：缺頁異常。
外設中斷：當外設完成使用者的請求時，會向cpu傳送中斷訊號。
本片文章，沒有非常深入的linux核心實現，只是從巨集觀的角度闡述了下。看完上面的文章，也能得出一點結論就是：系統呼叫真的開銷蠻大的。涉及到上下文的切換。在上篇文章中【linux的直接i/o原理】中有講述到這些，linux核心真的是複雜的工程，更多技術細節，需要點滴積累。
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