RAM内存中的段

Question

我对RAM内存中的段感到困惑，请澄清以下疑问

1. RAM已被用作用户空间和内核空间;此内存分区是由O / S完成还是由H / W（CPU）完成。

2. 内核空间的内容是什么;据我所知，只会有内核映像，如果我错了请纠正我。

3. 此代码，数据，堆栈和堆段在哪里？

   a）用户和内核空间是否有单独的代码，数据，堆栈和堆段？

   b）此段是由H / W还是（O / S）创建。

4. 我能找到内核空间和用户空间占用的内存量吗？

   a）是否有任何Linux命令（或）系统调用来查找它？

5. 为什么将RAM划分为用户空间和内核空间？

   a）我认为这样做是为了保证内核对应用程序不安全吗？这是唯一的原因。

我是初学者，所以请为我推荐一些好书，链接以及解决这些概念的方法。

Answer 1

我接受了挑战并尝试了相当简短的答案：

1. 执行发生在用户和内核空间。 BIOS＆amp; CPU支持OS检测和分离资源/地址范围，例如主存储器和设备（ - ＆gt; related question）以建立保护模式。在保护模式下，内存通过虚拟地址空间分隔，虚拟地址空间通过MMU (Memory Management Unit)以页面方式（通常为4096字节的块）映射到物理内存的实际地址。
   
   从用户空间，人们不能直接访问内存（在实模式下），必须通过MMU访问它，MMU就像一个具有访问保护的透明代理。访问错误称为segmentation fault, access violation, segmentation violation (SIGSEGV)，它们在Java等高级编程语言中使用NullPointerException（NPE）进行抽象。
   
   阅读protected mode，real mode和'rings'。
   
   注意：特殊CPU（例如嵌入式系统中）不一定具有MMU，因此可能仅限于µClinux或FreeRTOS等特殊操作系统。
   
2. 内核也会分配缓冲区，驱动程序也是如此（例如磁盘，网络接口和GPU的IO缓冲区）。
   
   
3. 通常，每个空间和进程/线程存在资源 a）内核将自己的受保护堆栈置于用户空间堆栈（每个线程）之上，并且还具有单独的代码（也称为“文本”），数据和堆段。此外，每个流程都有自己的资源 b） CPU架构有一定的要求（取决于它们提供的支持程度），但最终，它是软件（用于接口的内核和用户空间库），它们创建了这些结构点。
   
   
4. 每个合理的操作系统至少提供一种方法。
   a）尝试sudo cat /proc/slabinfo或简单sudo slabtop
   
   
5. 阅读1.
   a）首先，是的，就像用户空间进程彼此隔离一样，除了CMA (Cross Memory Attach)之类的特殊技术，以便在较新的内核中快速直接访问。

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