Прерывания, пространство пользователя и пространство ядра

Понимание этих концепций будет углубляться в главе 6, когда будут рассматриваться прерывания, и в главе 8 при изучении памяти. Здесь же потребуется разобраться лишь с несколькими терминами.

Первый термин — прерывания (interrupts), которые поступают в двух разновидностях: аппаратные, когда, например, диск сообщает о наличии у себя каких-либо данных (к тематике главы это не имеет никакого отношения), и программные, представляющие собой эквивалентный программный механизм. В ЦП х86 программные прерывания — это то, как пользовательский процесс сигнализирует ядру о необходимости совершения системного вызова (для этих целей используется прерывание 0x80, хорошо известное хакерам как INT 80h). Ядро реагирует на прерывание обращением к функции system_call (строка 171), которая рассматривается чуть ниже.

Два других термина, пространство ядра и пространство пользователя, относятся к памяти, зарезервированной, соответственно, ядром и пользовательским процессом. Разумеется, множество пользовательских процессов обычно запускаются одновременно и свою память совместно не используют, тем не менее, память, используемая любым пользовательским процессом носит название «пространства пользователя». Как правило, ядро взаимодействует только с одним пользовательским процессом в каждый момент времени, поэтому на практике каких-либо коллизий не возникает.

Поскольку упомянутые области памяти являются независимыми и пользовательские процессы не могут осуществлять доступ ко всей области ядра, то ядро реализует доступ к области пользователя посредством макросов put_user (строка 13278) и get_user (строка 13254) и им родственных. Ввиду того что системные вызовы служат в качестве интерфейса между конкретным процессом и операционной системой, в среде которой они выполняются, системные вызовы должны обладать возможностями частого обращения к пользовательским областям. Именно поэтому подобного рода макросы постоянно присутствуют в системных вызовах. Они не нуждаются в передаче параметров по значениям, однако им необходимо, чтобы пользователь передавал указатель, с использованием которого производится запись и чтение.