linux中断--中断上下文&进程上下文

本文详细阐述了Linux内核中的中断上下文和进程上下文,包括它们的区别、作用以及运行特点。在中断上下文中,内核代表硬件运行,不可睡眠且不涉及特定进程;而在进程上下文中,内核执行系统调用或内核线程,可被抢占且与进程状态紧密相关。上下文切换涉及寄存器、状态和堆栈内容的保存,中断处理需快速,避免耗时操作和访问用户空间。

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    内核空间和用户空间是现代操作系统的两种工作模式,内核模块运行在内核空间,而用户态应用程序运行在用户空间。它们代表不同的级别,而对系统资源具有不同的访问权限。内核模块运行在最高级别(内核态),这个级下所有的操作都受系统信任,而应用程序运行在较低级别(用户态)。在这个级别,处理器控制着对硬件的直接访问以及对内存的非授权访问。内核态和用户态有自己的内存映射,即自己的地址空间。

处理器总处于以下状态中的一种:

   1、内核态,运行于进程上下文,内核代表进程运行于内核空间;

   2、内核态,运行于中断上下文,内核代表硬件运行于内核空间;

   3、用户态,运行于用户空间。

    (PS:也就是说,用户态不能访问内核地址空间的内存,也不能直接访问硬件。要想这么做,一个通过系统调用进入内核态,也就产生了进程上下文;一个通过中断访问硬件,也就产生了中断上下文。两种状态的切换对应不同的目的(一个访问硬件,一个使用系统调用),有不同的来源(一个使用系统调用进入,一个使用硬件中断进入

    用户空间的应用程序,通过系统调用,进入内核空间。由内核代表该进程运行于内核空间,这就涉及到上下文的切换,用户空间和内核空间具有不同的地址映射,通用或专用的寄存器组,而用户空间的进程要传递很多变量、参数给内核,内核也要保存用户进程的一些寄存器、变量等,以便系统调用结束后回到用户空间继续执行。

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