[!TIP] 省流: 用户模式和内核模式切换是操作系统保护机制的核心，而 /proc 是 Linux 系统暴露内核态信息的主要==接口==。通过 /proc，用户模式程序能够安全、高效地获取系统内核的信息，而无需直接进入内核态。

用户模式和内核模式

1. 用户模式

• 权限限制：在用户模式下，程序的运行受限。它只能执行有限的指令，不能直接访问硬件资源（如磁盘、内存）。
• 运行环境：一般用户应用程序（如文本编辑器、浏览器）在用户模式下运行。
• 保护机制：如果应用程序出现问题（如非法内存访问），不会影响整个系统，因为操作受限制。

2. 内核模式

• 完全权限：内核模式拥有对硬件和系统资源的完全访问权限，能够直接操作内存、硬件设备等。
• 运行环境：操作系统内核和内核态驱动程序运行在内核模式下。
• 风险：如果内核代码有问题，可能导致系统崩溃。

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用户模式与内核模式之间的切换

==在 windows 中，主要通过调用系统 API 来实现==

==在 linux 中，就是主要通过接口或者直接的 c 语言程序来实现==

切换发生的典型场景：

1. 系统调用：用户程序通过系统调用请求内核服务（如文件操作、网络通信）。
2. 硬件中断：硬件设备向操作系统发送中断信号（如键盘输入、网络数据到达）。
3. 异常处理：当用户程序发生异常（如除零错误、非法内存访问），切换到内核模式处理异常。

切换流程（以系统调用为例）

1. 用户程序发起系统调用：
   • 调用一个标准库函数（如 read、write）。
   • 函数通过 syscall 指令触发软中断（如 int 0x80 或 syscall 指令）。
2. 切换到内核模式：
   • CPU模式从用户态切换到内核态。
   • 跳转到内核中对应的系统调用处理函数。
3. 内核处理请求：
   • 执行内核代码完成请求（如从文件中读取数据）。
4. 返回用户模式：
   • 内核将结果返回给用户程序。
   • CPU切换回用户模式，继续执行用户代码。

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/proc 文件系统

/proc 是 Linux 中一个伪文件系统，用于访问系统内核和进程信息。它提供了关于系统运行状态的动态信息，并不占用实际磁盘空间。

作用

1. 访问系统信息：

   • 提供硬件配置、内存使用、CPU信息等。
   • 示例：cat /proc/cpuinfo 查看CPU信息。

2. 查看进程状态：

   • 每个运行的进程都有一个目录 /proc/<PID>，其中包含该进程的详细信息。
   • 示例：cat /proc/1234/status 查看进程 1234 的状态。

3. 调试和监控：

   • 开发者和系统管理员可以通过 /proc 监控内核行为。
   • 示例：cat /proc/meminfo 查看内存使用情况。

/proc常见的文件和目录

路径	含义
/proc/cpuinfo	CPU的详细信息
/proc/meminfo	内存使用情况
/proc/uptime	系统运行时间
/proc/<PID>	特定进程的信息（PID 是进程ID）
/proc/version	内核版本信息