Linux应用层与内核通信方式

Linux应用层与内核通信方式

Linux系统中，应用层位于用户空间，内核位于内核空间。在ARM 体系的32位处理器中，地址统一编址，内核位于低地址空间（0--1G），剩下的是用户空间。应用和内核分属不同的地址空间，处理器处于不同的权限状态。因此，数据不能随意在两者之间传输。

应用与内核通信方式有多种，以下纪录

1. 系统调用

        应用与内核通信的方式中，最常用的就是系统调用。如常见的open、write、read、ioctl等系统调用。当系统调用时，触发一个软中断，处理器进入内核模式。参数传递到内核空间，完成通信过程。内核完成服务之后，将数据返回给应用，并设置处理器为用户模式。

2.虚拟文件系统

        Linux中，一切皆文件，处理器的各种信息也是以文件的形式供应用程序访问。proc和sys，这两个目录是内核在启动时自动生成的，并不位于磁盘中。

/proc：以文件系统的方式为用户提供访问系统内核数据的操作接口。proc文件系统是一种内核和内核模块用来向进程（process）发送信息的机制，因此被称为 proc。

/sysfs：这是由内核在运行时导出的，目的就是通过文件系统展示出设备、驱动和总线等层次关系。
二者区别：proc只读，sys可读可写，写入即是对系统进行设置。

3. netlink

        本质上是socket，可以用于内核与多种用户进程之间的消息传递系统。和常用的TCP、UDP一样使用socket，socket配置不同。

4. 内存映像    

        mmap共享内存。Linux通过mmap的把内核中特定部分的内存空间映射到用户级程序的内存空间去，从而提供了用户程序对内存直接访问的能力。该方式尤其适合在那些内核和用户空间需要快速大量交互数据的情况下。

5. 信号

        内核在运行中，可以向应用层发出各种信号。