簡單聊聊用戶態和內核態的區別
先給不了解內核態、用戶態的簡單介紹一下，我們在什么時候會提到這兩個概念。
例如我們的應用程序需要從磁盤讀取某個文件的數據，此時并不是直接從磁盤加載到應用內存中，而是：
- 先將數據從「磁盤」復制到「內核 Buffer」
- 再將數據從「內核 Buffer」復制到「用戶 Buffer」
以上就是用戶態和內核態的概念。首先我們給他下個定義，這兩個態是操作系統的運行級別。
然后我們知道，我們寫的程序，最終運行的時候實際都會被編譯、解釋成一條一條的 CPU 指令被 CPU 執行。
解釋成一條一條的指令
用戶態、內核態的指令都是 CPU 都在執行，所以我們可以換個說法，實際上這個態代表的是當前 CPU 的狀態。那既然這些指令最終都由 CPU 執行，那對其區分的理由是什么呢?
那是因為，CPU 指令根據其重要的程度，也分為不同的權限。有一些指令執行失敗了無關痛癢，而有一些指令失敗了會導致整個操作系統崩潰，甚至需要重啟系統。如果將這些指令隨意開放給應用程序的話，整個系統崩潰的概率將會大大的增加。
再舉個類似的例子。我們設計一個類，里面有幾個很重要的變量，你大概率是不會把它們聲明成 public 的吧?應該聲明成 private，并開發幾個專門修改他們的方法，對傳入的值進行一系列的校驗之后再去設置。
上面說到，CPU 指令是做了權限劃分的， 例如 Intel X86 中將 CPU 指令權限劃分為了 4 個等級：
權限分類
它們之間的權限的高低程度可以通過這張圖來識別：
上圖中的 IA 指的是 Intel Architecture
所以可以看到，越靠近的核心的權限越高。換句話說，權限由高到低為：Ring0 > Ring1 > Ring2 > Ring3
在 Linux 系統中，由于只有 Ring0 和 Ring3 級別的指令，所以我們可以對用戶態、內核態給一個更細節的區別描述：運行 Ring0 級別指令的叫內核態，運行 Ring3 級別指令的叫用戶態。
內核態用戶態
了解了指令集權限的概念，我們就可以再更正一下上面的描述：什么態實際上代表的是當前 CPU 正在執行什么級別的指令
知道了用戶態和內核態的區別、以及為什么要對其進行區別之后，我們就可以來看什么時候會從用戶態切換到內核態了。
答案是發生系統調用的時候
那什么又是系統調用呢?看這張圖
系統調用 (1)
當用戶態的程序需要向操作系統申請更高權限的服務時，就通過系統調用向內核發起請求。
內核自然也會提供很多的接口來供調用，例如申請動態內存空間。但是申請了內存是不是還得考慮釋放內存?如果把這塊內存管理交給應用程序的話，復雜的管理工作會給開發帶來很多負擔。
所以庫函數就是用于屏蔽掉內部復雜的細節的，我們的應用程序可以通過庫函數來調用內核的提供的接口，而庫函數就會發起系統調用，發起了系統調用之后，用戶態就會切換成內核態去執行對應的內核方法。
除了系統調用之外，還有另外兩種會導致態的切換：發生異常、中斷。
