linux系统 - 用户态与内核态的装换

最新推荐文章于 2025-06-07 20:47:51 发布

唐大大鹏

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分类专栏： linux 文章标签： linux 用户态内核态

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本文详细解析了用户态向内核态切换的三种情况：系统调用、异常和外设中断，以及内核态返回用户态的过程。系统调用通过软中断实现，异常如缺页错误被动触发内核态，外设中断完成操作后也引发状态切换。

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1. 用户态向内核态切换

1、发生系统调用时

  这是处于用户态的进程主动请求切换到内核态的一种方式。用户态的进程通过系统调用申请使用操作系统提供的系统调用服务例程来处理任务。而系统调用的机制，其核心仍是使用了操作系统为用户特别开发的一个中断机制来实现的，即软中断。

2、产生异常时

  当CPU执行运行在用户态下的程序时，发生了某些事先不可知的异常，这时会触发由当前运行的进程切换到处理此异常的内核相关的程序中，也就是转到了内核态，如缺页异常。

3、外设产生中断时

  当外围设备完成用户请求的操作后，会向CPU发出相应的中断信号，这时CPU会暂停执行下一条即将要执行的指令转而去执行与中断信号对应的处理程序，如果先前执行的指令是用户态下的程序，那么这个转换的过程自然也就发生了由用户态到内核态的切换。比如硬盘读写操作的完成，系统会切换到硬盘读写的中断处理程序中执行后续操作等。    
   可以看到上述三种由用户态切换到内核态的情况中，只有系统调用是进程主动请求发生切换的，中断和异常都是被动的。