用戶空間

在作業系統中，虛擬記憶體通常會被分成用戶空間（又稱使用者空間），與核心空間這兩個區塊。

基本介紹

• 中文名：用戶空間
• 外文名：User space
• 別名：使用者空間
• 相關術語：核心空間
• 學科：計算機科學

用戶空間概述

Linux系統將自身劃分為兩部分，一部分為核心軟體，即是kernel，也稱作核心空間，另一部分為普通應用程式，這部分稱為用戶空間。

用戶空間中的代碼運行在較低的特權級別上，只能看到允許它們使用的部分系統資源，並且不能使用某些特定的系統功能，也不能直接訪問核心空間和硬體設備，以及其他一些具體的使用限制。

定義

在作業系統中，虛擬記憶體通常會被分成用戶空間（英語：User space，又譯為使用者空間），與核心空間（英語：Kernel space，又譯為核心空間）這兩個區塊。

這是存儲器保護機制中的一環。

核心、核心擴充（kernel extensions）、以及驅動程式，運行在核心空間上。

而其他的應用程式，則運行在用戶空間上。

所有運行在用戶空間的應用程式，都被統稱為用戶級（userland）。

linux中的用戶空間與核心空間

linux驅動程式一般工作在核心空間，但也可以工作在用戶空間。
Linux簡化了分段機制，使得虛擬地址與線性地址總是一致，因此，Linux的虛擬地址空間也為0～4G。Linux核心將這4G位元組的空間分為兩部分：

將最高的1G位元組（從虛擬地址0xC0000000到0xFFFFFFFF），供核心使用，稱為“核心空間”；

而將較低的3G位元組（從虛擬地址 0x00000000到0xBFFFFFFF），供各個進程使用，稱為“用戶空間）。

因為每個進程可以通過系統調用進入核心，因此，Linux核心由系統內的所有進程共享。於是，從具體進程的角度來看，每個進程可以擁有4G位元組的虛擬空間。
Linux使用兩級保護機制：0級供核心使用，3級供用戶程式使用。每個進程有各自的私有用戶空間（0～3G），這個空間對系統中的其他進程是不可見的。最高的1GB位元組虛擬核心空間則為所有進程以及核心所共享。
核心空間中存放的是核心代碼和數據，而進程的用戶空間中存放的是用戶程式的代碼和數據。不管是核心空間還是用戶空間，它們都處於虛擬空間中。
雖然核心空間占據了每個虛擬空間中的最高1GB位元組，但映射到物理記憶體卻總是從最低地址（0x00000000）開始。對核心空間來說，其地址映射是很簡單的線性映射，0xC0000000就是物理地址與線性地址之間的位移量，在Linux代碼中就叫做PAGE_OFFSET。

核心空間和用戶空間之間如何進行通訊？

核心空間和用戶空間一般通過系統調用進行通信。

用戶模式驅動核心模式驅動的判斷及標準

用戶空間模式的驅動一般通過系統調用來完成對硬體的訪問，如通過系統調用將驅動的io空間映射到用戶空間等。

因此，主要的判斷依據就是系統調用。

核心空間和用戶空間上不同太多了，比如用戶態的鍊表和核心鍊表不一樣；用戶態用printf，核心態用printk；用戶態每個應用程式空間是虛擬的，相對獨立的，核心態中卻不是獨立的，所以編程要非常小心等等。
還有用戶態和核心態程式通訊的方法很多，不單單是系統調用，實際上系統調用是個不好的選擇，因為需要系統調用號，這個需要統一分配。可以通過ioctl、sysfs、proc等來完成。