内核态的特权是如何实现的

内核态的特权是如何实现的

当一个任务（进程）执行系统调用而执行内核代码时，称进程处于内核内核态，此时处理器处于特权级最高的（0级）内核代码中执行，当进程处于内核态时，执行的内核代码会使用当前进程的内核栈,每个进程都有自己的内核栈。当进程执行用户代码时，称其处于用户态，此时处理器在特权级最低的（3级）用户代码中运行。
当正在执行用户程序而突然被中断程序中断时，此时用户程序也可以象征性地称为处于进程的内核态,因为中断处理程序将使用当前进程的内核栈。这与处于内核态的进程的状态有些类似。内核态与用户态是操作系统的两种运行级别,跟intel cpu没有必然的联系，intel cpu提供Ring0-Ring3三种级别的运行模式，Ring0级别最高，Ring3最低。
Linux使用了Ring3级别运行用户态，Ring0作为内核态，没有使用Ring1和Ring2。Ring3状态不能访问Ring0的地址空间，包括代码和数据。Linux进程的4GB地址空间，3G-4G部分大家是共享的，是内核态的地址空间，这里存放在整个内核的代码和所有的内核模块，以及内核所维护的数据。用户运行一个程序，该程序所创建的进程开始是运行在用户态的，如果要执行文件操作，网络数据发送等操作，必须通过write，send等系统调用，这些系统调用会调用内核中的代码来完成操作，这时，必须切换到Ring0，然后进入3GB-4GB中的内核地址空间去执行这些代码完成操作，完成后，切换回Ring3，回到用户态。这样，用户态的程序就不能随意操作内核地址空间，具有一定的安全保护作用。
保护模式，通过内存页表操作等机制，保证进程间的地址空间不会互相冲突，一个进程的操作不会修改另一个进程的地址空间中的数据。在内核态下，CPU可执行任何指令，在用户态下CPU只能执行非特权指令。当CPU处于内核态，可以随意进入用户态；而当CPU处于用户态，只能通过中断的方式进入内核态。一般程序一开始都是运行于用户态，当程序需要使用系统资源时，就必须通过调用软中断进入内核态.
使用nm查看用户态程序的符号表内容
使用System.map(内核符号表)查看内核符号表内容
1. 测试程序中打印用户态函数地址，并调用系统调用(在内核中打印系统调用函数地址)，用"用户态符号表"和"内核态符号表"示例说明内核态和用户态地址空间的差异
2. 说明内核态地址映射ioremap()；用户态地址映射mmap()