内核模式位

你的书过于简单化了。实际上，这取决于 CPU 如何设置模式，它不一定是“位”，也不一定只有两种模式。

出于问题的目的，让我们假设 Linux、Intel x86 和多核。

多任务处理是通过上下文切换实现的，在 Linux 中是基于软件的。上下文切换只是停止处理器正在执行的操作（内核或 cpu），将其状态保存到 RAM，然后用另一个上下文替换它。

x86 实现了可以在进程级执行发生之前在每个处理器上设置的保护环。Linux 内核通过在它们的内存空间中开始执行之前将进程设置为 ring 3（非特权）来处理这个问题。通过前面提到的上下文切换的实现，内核维护了一个进程在特定线程上运行的概念（通常每个内核使用英特尔 2 个线程），因为当程序代码运行时，内核总是将环设置回 3，即使处理器看到上下文切换每秒发生多次，因此许多进程将在同一个内核上运行。它可以用一个或多个内核以基本相同的方式做到这一点。

在具有 x86 的 Linux 上，当线程想要从 ring 3 切换到 ring 0（主管）时，它只能通过软件中断来执行此操作。在环 1 和环 2 中也可以使用特殊指令，但 Linux 没有实现这一点。因为 Linux 控制软件中断处理程序，它可以确保即使线程现在处于环 0 中，它也只在“内核空间”中运行代码，这意味着在作为内核一部分的代码中，即使它与执行用户空间代码的线程相同。在操作系统用语中，这只是称为系统调用，因为这就是它真正在做什么。您是否要将其视为“进程”正在切换到内核模式并返回，或者该进程实际上处于暂停状态，因为只有内核空间代码正在执行，直到它交还给用户空间取决于您。

因为 x86 允许那些处于高环的人切换到低环，所以它可以在中断处理程序完成后切换回 3。这就是所有系统调用都会发生的情况，因此从硬件角度来看，所有系统调用都可以在系统上做任何事情。它可以反向运行程序的每条指令，然后根据需要从内存中删除所有代码。或者它可以切换到 ring 0 并在程序开始时开始执行。正如您所看到的，这些示例打破了“内核/用户”模式的概念，因为硬件中不存在这样的概念。然而，在 linux 上，它始终实现为调用内核空间和返回用户空间（实际上内存不受 x86 上的环 0 保护）。

因此，内核/用户模式切换是通过使用软件中断处理程序来实现的，该处理程序可以突破线程保护环，但其实现方式是只在内核空间中执行，然后返回用户空间，特别是执行该线程的用户空间进程。系统调用，但仅在返回到环 3 之后。