linux驅(qū)動(dòng)程序一般工作在內(nèi)核空間，但也可以工作在用戶空間。下面我們將詳細(xì)解析，什么是內(nèi)核空間，什么是用戶空間，以及如何判斷他們。

Linux簡(jiǎn)化了分段機(jī)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內(nèi)核將這4G字節(jié)的空間分為兩部分。將最高的1G字節(jié)（從虛擬地址0xC0000000到0xFFFFFFFF），供內(nèi)核使用，稱(chēng)為“內(nèi)核空間”。而將較低的3G字節(jié)（從虛擬地址 0x00000000到0xBFFFFFFF），供各個(gè)進(jìn)程使用，稱(chēng)為“用戶空間）。因?yàn)槊總€(gè)進(jìn)程可以通過(guò)系統(tǒng)調(diào)用進(jìn)入內(nèi)核，因此，Linux內(nèi)核由系統(tǒng)內(nèi)的所有進(jìn)程共享。于是，從具體進(jìn)程的角度來(lái)看，每個(gè)進(jìn)程可以擁有4G字節(jié)的虛擬空間。

? ? Linux使用兩級(jí)保護(hù)機(jī)制：0級(jí)供內(nèi)核使用，3級(jí)供用戶程序使用。從圖中可以看出（這里無(wú)法表示圖），每個(gè)進(jìn)程有各自的私有用戶空間（0～3G），這個(gè)空間對(duì)系統(tǒng)中的其他進(jìn)程是不可見(jiàn)的。最高的1GB字節(jié)虛擬內(nèi)核空間則為所有進(jìn)程以及內(nèi)核所共享。

? 內(nèi)核空間中存放的是內(nèi)核代碼和數(shù)據(jù)，而進(jìn)程的用戶空間中存放的是用戶程序的代碼和數(shù)據(jù)。不管是內(nèi)核空間還是用戶空間，它們都處于虛擬空間中。?
雖然內(nèi)核空間占據(jù)了每個(gè)虛擬空間中的最高1GB字節(jié)，但映射到物理內(nèi)存卻總是從最低地址（0x00000000）開(kāi)始。對(duì)內(nèi)核空間來(lái)說(shuō)，其地址映射是很簡(jiǎn)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。


內(nèi)核空間和用戶空間之間如何進(jìn)行通訊？?
內(nèi)核空間和用戶空間一般通過(guò)系統(tǒng)調(diào)用進(jìn)行通信。?


如何判斷一個(gè)驅(qū)動(dòng)是用戶模式驅(qū)動(dòng)還是內(nèi)核模式驅(qū)動(dòng)？? 判斷的標(biāo)準(zhǔn)是什么？?

用戶空間模式的驅(qū)動(dòng)一般通過(guò)系統(tǒng)調(diào)用來(lái)完成對(duì)硬件的訪問(wèn)，如通過(guò)系統(tǒng)調(diào)用將驅(qū)動(dòng)的io空間映射到用戶空間等。因此，主要的判斷依據(jù)就是系統(tǒng)調(diào)用。?
內(nèi)核空間和用戶空間上不同太多了，說(shuō)不完，比如用戶態(tài)的鏈表和內(nèi)核鏈表不一樣；用戶態(tài)用printf，內(nèi)核態(tài)用printk；用戶態(tài)每個(gè)應(yīng)用程序空間是虛擬的，相對(duì)獨(dú)立的，內(nèi)核態(tài)中卻不是獨(dú)立的，所以編程要非常小心。等等。

還有用戶態(tài)和內(nèi)核態(tài)程序通訊的方法很多，不單單是系統(tǒng)調(diào)用，實(shí)際上系統(tǒng)調(diào)用是個(gè)不好的選擇，因?yàn)樾枰到y(tǒng)調(diào)用號(hào)，這個(gè)需要統(tǒng)一分配。?
可以通過(guò)ioctl、sysfs、proc等來(lái)完成。

內(nèi)核態(tài)和用戶態(tài)

當(dāng)一個(gè)任務(wù)（進(jìn)程）執(zhí)行系統(tǒng)調(diào)用而陷入內(nèi)核代碼中執(zhí)行時(shí)，我們就稱(chēng)進(jìn)程處于內(nèi)核運(yùn)行態(tài)（或簡(jiǎn)稱(chēng)為內(nèi)核態(tài)）。此時(shí)處理器處于特權(quán)級(jí)最高的（0級(jí)）內(nèi)核代碼中執(zhí)行。當(dāng)進(jìn)程處于內(nèi)核態(tài)時(shí)，執(zhí)行的內(nèi)核代碼會(huì)使用當(dāng)前進(jìn)程的內(nèi)核棧。每個(gè)進(jìn)程都有自己的內(nèi)核棧。當(dāng)進(jìn)程在執(zhí)行用戶自己的代碼時(shí)，則稱(chēng)其處于用戶運(yùn)行態(tài)（用戶態(tài)）。即此時(shí)處理器在特權(quán)級(jí)最低的（3級(jí)）用戶代碼中運(yùn)行。當(dāng)正在執(zhí)行用戶程序而突然被中斷程序中斷時(shí)，此時(shí)用戶程序也可以象征性地稱(chēng)為處于進(jìn)程的內(nèi)核態(tài)。因?yàn)橹袛嗵幚沓绦驅(qū)⑹褂卯?dāng)前進(jìn)程的內(nèi)核棧。這與處于內(nèi)核態(tài)的進(jìn)程的狀態(tài)有些類(lèi)似。

進(jìn)程上下文和中斷上下文

處理器總處于以下?tīng)顟B(tài)中的一種：

1、內(nèi)核態(tài)，運(yùn)行于進(jìn)程上下文，內(nèi)核代表進(jìn)程運(yùn)行于內(nèi)核空間；

2、內(nèi)核態(tài)，運(yùn)行于中斷上下文，內(nèi)核代表硬件運(yùn)行于內(nèi)核空間；

3、用戶態(tài)，運(yùn)行于用戶空間。

用戶空間的應(yīng)用程序，通過(guò)系統(tǒng)調(diào)用，進(jìn)入內(nèi)核空間。這個(gè)時(shí)候用戶空間的進(jìn)程要傳遞很多變量、參數(shù)的值給內(nèi)核，內(nèi)核態(tài)運(yùn)行的時(shí)候也要保存用戶進(jìn)程的一些寄存器值、變量等。所謂的“進(jìn)程上下文”，可以看作是用戶進(jìn)程傳遞給內(nèi)核的這些參數(shù)以及內(nèi)核要保存的那一整套的變量和寄存器值和當(dāng)時(shí)的環(huán)境等。

硬件通過(guò)觸發(fā)信號(hào)，導(dǎo)致內(nèi)核調(diào)用中斷處理程序，進(jìn)入內(nèi)核空間。這個(gè)過(guò)程中，硬件的一些變量和參數(shù)也要傳遞給內(nèi)核，內(nèi)核通過(guò)這些參數(shù)進(jìn)行中斷處理。所謂的“中斷上下文”，其實(shí)也可以看作就是硬件傳遞過(guò)來(lái)的這些參數(shù)和內(nèi)核需要保存的一些其他環(huán)境（主要是當(dāng)前被打斷執(zhí)行的進(jìn)程環(huán)境）。

?