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内核空间和用户空间有什么区别？内核空间,内核线程,内核进程和内核堆栈是否意味着相同的事情？另外,为什么我们需要这种区别？

这个问题旨在填补关于该主题的良好免费信息的真空.

我相信一个好的答案将适合一个大的答案或至少在几个答案.

主要目标是为完整的初学者提供足够的信息,以便他们可以自己学习手册,并能够理解与分页相关的基本操作系统概念.

建议的指导方针:

• 答案应该是初学者友好的:
  • 具体但可能简化的例子非常重要
  • 欢迎使用所示概念的应用
• 引用有用的资源是好的
• 我们欢迎操作系统如何使用分页功能
• PAE和PSE的解释是受欢迎的
• 我们欢迎对x86_64进行小规模的讨论

相关问题以及为什么我认为它们不是愚蠢的:

• x86页表如何工作？:标题与此问题几乎相同,但是正文询问与cr3和TLB相关的具体问题.那个问题是这个问题的一个子集.

• x86虚拟化如何工作:正文仅询问源.

我有一个简单的程序试图访问用户空间中的物理内存,其中内核存储第一个结构页面.在64位机器上,此地址为:

• 内核虚拟地址:ffffea0000000000
• 物理地址:0000620000000000

我试图通过用户空间中的mmap访问此物理地址.但是下面的代码崩溃了内核.

int *addr;
if ((fd = open("/dev/mem", O_RDWR|O_SYNC)) < 0 ) {
    printf("Error opening file. \n");
    close(fd);
    return (-1);
}
/* mmap.  address of first struct page for 64 bit architectures 
 * is 0x0000620000000000.
 */
addr = (int *)mmap(0, num*STRUCT_PAGE_SIZE, PROT_READ, MAP_PRIVATE,
            fd, 0x0000620000000000);
printf("addr: %p \n",addr);
printf("addr: %d \n",*addr); /* CRASH. */