内核态程序和用户态程序的区别

再次记录一下：

 目前32位系统总共有4G的虚拟地址空间，在Linux系统中，4G虚拟地址空间的最高1G地址被分配给内核使用，是为内核空间，且为内核独享，而低地址的3G空间为用户程序所共享，也就是每个用户程序都有3G的虚拟地址空间

Linux环境下，在内核写程序限制很多，相比用户态程序：

n  不能使用C库，C库是在内核态上面的。

n  不能使用系统调用

n  理解内核各个部分的实现原理及相关函数的机制及作用

n  熟悉内核使用的锁机制并仔细处理跟锁相关的细节

 

之前做过将一个用户态的加密库（包括AES和RSA的实现）移植到内核态使用，主要涉及调试消息的打印，内存空间申请与释放，数据类型的转换，随机数的生成等问题。

 

没有printf，如何打印消息？

内核中可用printk函数来向将信息写到标准输出（或者日志文件）上，printk提供多种日志级别以适应多种不同的环境（如“调试消息”、“警告消息”、“紧急消息”）。

 

没有malloc，如何申请/释放内存？

内核栈的空间很小，通常接近两个物理页的大小，因此内核程序不能过度的使用栈空间，容易导致内核栈溢出。内核中提供kmalloc，vmalloc内存分配接口，kmalloc分配的内存在物理上连续，理论上有128KB大小的限制，其基于伙伴系统实现；vmalloc将一组非连续的物理页映射到连续的逻辑地址上，因此当需要获取大块内存时，需要使用到vmallloc。

 

数据类型的转换

内核中定义了一系列的定长数据类型，如__u8, __s8表示八位的无符号和有符号数，__s32, __u32表示32位的无符号和有符号数，使用定长数据类型，可增强程序的移植性。

 

如何获取随机数

不能使用C库的rand()函数了，可从/dev/random或/dev/urandom（收集系统的中断信息，这些信息都是随机产生的）文件中获取随机数。要想从这两个虚拟设备中读取数据，首先要解决如何在内核态读取文件的问题，该问题也可以扩展为如何在内核态使用系统调用，参见：http://blog.sina.com.cn/s/blog_6237dcca0100fb3y.html