内核模式转换

Question

如果我理解正确，系统空间中的内存加法器只能从内核模式访问。这是否意味着当执行系统空间中映射的组件时，处理器必须被切换到内核模式？

例如：虚拟内存管理器是一个经常使用的组件，并映射到系统空间中。每当VMM在用户进程的上下文中运行时（假设它转换了一个地址），处理器是否必须转换为内核模式？

谢谢， 苏雷什。

Answer 1

以虚拟内存管理器为例，它实际上从未在用户空间中运行。要分配内存，用户模式应用程序会调用Win32 API（NTDLL.DLL作为示例）来调用VirtualAlloc等例程。

关于地址转换，以下是其工作原理的摘要（基于 Windows Internals第5版的内容）。

VMM使用页表，CPU使用它来将虚拟地址转换为物理地址。页表存在于系统空间中。每个表包含许多PTE（页表条目），它们存储虚拟地址映射到的物理地址。我不会在这里详细介绍，但重点是所有VMM的工作都是在系统空间而不是在用户空间中执行。

对于上下文切换 - 当在用户空间中运行的线程需要在系统空间中运行时，将发生上下文切换。由于内存管理器存在于系统空间中，因此它的线程永远不需要进行上下文切换，因为它已经存在于系统空间中。

为简单化解释道歉，这是一个相当复杂的讨论话题。我强烈建议您选择 Windows Internals 的副本，因为这听起来对您来说非常方便。

Answer 2

通常，涉及2个部分.MMU（内存管理单元）是一个硬件组件，它执行从虚拟地址到物理地址的转换。和操作系统VM子系统。

操作系统部分需要以特权模式（例如内核模式）运行，并根据用户空间需求设置/更改MMU中的映射。

E.g。要请求更多（虚拟）内存，或将文件映射到内存，需要转换到内核模式，VM子系统可以更改进程的映射。

在这周围，通常会有大量的技巧 - 例如e-g。将内核的整个地址空间映射到用户进程虚拟空间，但更改其访问权限以使进程无法使用该内存 - 这意味着无论何时转换到内核模式，您都不需要重新加载内核的映射。